Fibra opticaLa comunicación, la comunicación por satélite y la comunicación por radio son los tres pilares de las redes de comunicación modernas, con fibra óptica.
La comunicación es el pilar debido a sus muchas ventajas significativas.
La historia de la comunicación por fibra óptica
Usar la luz para la comunicación no es un concepto completamente nuevo. El uso que hacía el antiguo país de torres de balizas para alarmas es un excelente ejemplo de comunicación óptica visual, y el uso de señales de banderas por parte de los europeos para transmitir información puede verse como formas primitivas de comunicación óptica.
La forma de comunicación óptica moderna se remonta al teléfono óptico inventado por Alexander Graham Bell en 1880. Utilizó la luz solar como fuente de luz, enfocando el haz en un espejo vibratorio frente al transmisor, haciendo que la intensidad de la luz cambiara con la voz, modulando así la intensidad de la luz. En el extremo receptor, un espejo parabólico reflejaba el haz de luz de la atmósfera sobre una batería, y un cristal de selenio actuaba como receptor óptico, convirtiendo la señal de luz en una corriente eléctrica, transmitiendo así con éxito señales de voz a través de la atmósfera. Debido a la falta de una fuente de luz y un medio de transmisión ideales en ese momento, este teléfono óptico tenía una distancia de transmisión muy corta y no tenía aplicación práctica, por lo que su desarrollo fue lento. Sin embargo, el teléfono óptico siguió siendo un gran invento, que demostró la viabilidad de utilizar ondas de luz como ondas portadoras para transmitir información. Por tanto, se puede decir que el teléfono óptico Bell fue el prototipo de la comunicación óptica moderna.
La invención de la lámpara hizo posible construir sistemas de comunicación óptica simples y utilizarlos como fuentes de luz, como la comunicación entre barcos y entre barcos y tierra, señales de giro de automóviles y semáforos. De hecho, cualquier tipo de luz indicadora es un sistema de comunicación óptica básico. En muchos casos, los diodos emisores de luz-fluorescentes de banda ancha (LED) se pueden utilizar como fuentes de luz. En 1960, el estadounidense Robert Maiman inventó el primer láser de rubí, que, en cierto sentido, resolvió el problema de las fuentes de luz y trajo nuevas esperanzas a la comunicación óptica. En comparación con la luz ordinaria, los láseres tienen una anchura espectral estrecha, una direccionalidad excelente, un brillo extremadamente alto y buenas características de frecuencia y fase relativamente consistentes. Los láseres son luz muy coherente y sus características son similares a las ondas de radio, lo que los convierte en un portador óptico ideal. Después del láser de rubí, aparecieron y se pusieron en aplicación práctica los láseres de nitrógeno-hidrógeno (He-Ne) y de dióxido de carbono (CO2). La invención y aplicación del láser marcó el comienzo de una nueva era para las comunicaciones ópticas, que había estado inactiva durante 80 años.
Desde que Kao Kuen propuso el concepto de fibra óptica como medio de transmisión en 1966, la comunicación por fibra óptica se ha desarrollado rápidamente desde la investigación hasta la aplicación, con continuas actualizaciones tecnológicas, mejoras constantes de las capacidades de comunicación (velocidad de transmisión y distancia de retransmisión) y ampliación del alcance de la aplicación.
Las cinco etapas de la comunicación por fibra óptica
La primera etapa fue el período de desarrollo desde la investigación básica hasta la aplicación comercial. A partir de 1976, siguiendo el ritmo de la investigación y el desarrollo, y después de muchas pruebas de campo, en 1978 se puso oficialmente en aplicación comercial el sistema de ondas ópticas de primera-generación que operaba a una longitud de onda de 0,8 μm.
La segunda etapa fue el período de aplicación práctica, con el objetivo de la investigación de mejorar la velocidad de transmisión y aumentar la distancia de transmisión, y promover vigorosamente su aplicación.
La tercera etapa se centró en la capacidad ultra-alta y la distancia ultra-larga, con una investigación integral y en-profundidad de nuevas tecnologías. Durante este período, se logró una comunicación de fibra óptica monomodo- con dispersión-desplazada de 1,55 μm. Este sistema de comunicación por fibra óptica utiliza tecnología de modulación externa, logrando velocidades de transmisión de 2,5 a 10 Gbit/s y distancias de transmisión sin repetidores de 100 a 150 km. Se podrían alcanzar niveles aún más altos en el laboratorio.
La cuarta etapa de los sistemas de comunicación de fibra óptica se caracteriza por el uso de amplificadores ópticos para aumentar las distancias de los repetidores y el empleo de tecnología de multiplexación por división de longitud de onda (WDM) para aumentar la velocidad de bits y las distancias de los repetidores. Debido a que estos sistemas a veces utilizan esquemas de diferencia nula-o heterodinos, también se les llama sistemas de comunicación óptica coherente.
La quinta etapa de los sistemas de comunicación por fibra óptica se basa en la compresión no lineal para cancelar el ensanchamiento de la dispersión de la fibra, logrando la transmisión conforme de señales de pulso óptico, también conocida como comunicación óptica de solitón. Esta etapa ha durado más de 20 años y ha logrado avances innovadores.
Aplicaciones de la comunicación moderna por fibra óptica.
La fibra óptica puede transmitir señales tanto digitales como analógicas. Actualmente, el 90% de los servicios de comunicación globales dependen de la transmisión por fibra óptica. Con el desarrollo de la tecnología de comunicación por fibra óptica, muchos países de todo el mundo han incorporado sistemas de comunicación por fibra óptica en sus redes públicas de telecomunicaciones, redes de retransmisión y redes de acceso.
Las redes troncales de transmisión y de acceso de banda ancha de fibra óptica se están desarrollando rápidamente y actualmente son el foco principal de investigación, desarrollo y aplicación. Las diversas aplicaciones de la comunicación por fibra óptica se pueden resumir de la siguiente manera:
(1) Redes de comunicación:La comunicación por fibra óptica se utiliza ampliamente en las redes de comunicación y se ha convertido en el método principal de comunicación moderna.
(2) Las redes informáticas de área local (LAN) y las redes de área amplia (WAN) constituyen Internet.
(3) Redes troncales y de distribución de redes de televisión por cable, estaciones terrenas de satélite de sistemas de televisión industrial, líneas de microondas, receptores de antena, etc.
(4) Redes de acceso de fibra óptica para servicios integrados.
(5) Sensores de fibra óptica. En sentido estricto, los sensores de fibra óptica no pertenecen al campo de la comunicación. Sin embargo, los sensores de fibra óptica son un área de aplicación extremadamente importante de la fibra óptica.