Ahora que sabemos cómo funcionan los sistemas de fibra óptica y por qué son útiles… ¿cómo las fabrican? Las fibras ópticas están hechas de vidrio óptico extremadamente puro. Pensamos que una ventana de vidrio es transparente, pero cuanto más grueso es el vidrio, menos transparente se vuelve debido a las impurezas del vidrio. Sin embargo, el vidrio de una fibra óptica tiene muchas menos impurezas que el vidrio de una ventana. Una empresa describe la calidad del vidrio de la siguiente manera: Si usted estuviera en la cima de un océano que tiene kilómetros de vidrio de fibra óptica de núcleo sólido, podría ver el fondo claramente.
La fabricación de fibras ópticas requiere los siguientes pasos:
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- Hacer un cilindro de vidrio preformado
- Sacando las fibras de la preforma
- Probando las fibras
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Haciendo la preforma en blanco
El vidrio para la preforma se hace mediante un proceso llamado deposición química de vapor modificada (MCVD).
En el MCVD, se hace burbujear oxígeno a través de soluciones de cloruro de silicio (SiCl4), cloruro de germanio (GeCl4) y/u otros productos químicos. La mezcla precisa rige las diversas propiedades físicas y ópticas (índice de refracción, coeficiente de expansión, punto de fusión, etc.). A continuación, los vapores de gas se conducen al interior de un tubo de sílice sintético o de cuarzo (revestimiento) en un torno especial. Mientras el torno gira, un soplete sube y baja por el exterior del tubo. El calor extremo del soplete hace que ocurran dos cosas:
- El silicio y el germanio reaccionan con el oxígeno, formando dióxido de silicio (SiO2) y dióxido de germanio (GeO2).
- El dióxido de silicio y el dióxido de germanio se depositan en el interior del tubo y se fusionan para formar el vidrio.
El torno gira continuamente para hacer un recubrimiento uniforme y una pieza en bruto consistente. La pureza del vidrio se mantiene utilizando plástico resistente a la corrosión en el sistema de suministro de gas (bloques de válvulas, tubos, juntas) y controlando con precisión el flujo y la composición de la mezcla. El proceso de fabricación de la preforma en blanco está muy automatizado y dura varias horas. Después de que la preforma en blanco se enfría, se somete a un control de calidad (índice de refracción).
Dibujo de fibras a partir de la preforma en blanco
Una vez que la preforma en blanco ha sido probada, se carga en una torre de dibujo de fibras.
La pieza en bruto se introduce en un horno de grafito (de 3.452 a 3.992 grados Fahrenheit o de 1.900 a 2.200 grados Celsius) y la punta se funde hasta que un globo fundido cae por gravedad. A medida que cae, se enfría y forma un hilo.
El operario enhebra el hilo a través de una serie de copas de recubrimiento (recubrimientos intermedios) y hornos de curado por luz ultravioleta en un carrete controlado por un tractor. El mecanismo del tractor extrae lentamente la fibra de la preforma calentada y se controla con precisión mediante un micrómetro láser que mide el diámetro de la fibra y devuelve la información al mecanismo del tractor. Las fibras se extraen de la pieza en bruto a una velocidad de entre 10 y 20 m/s y el producto acabado se enrolla en la bobina. No es raro que los carretes contengan más de 2,2 km de fibra óptica.
Prueba de la fibra óptica terminada
La fibra óptica terminada se prueba para lo siguiente:
- Resistencia a la tracción – Debe soportar 100,000 lb/pulg2 o más
- Perfil de índice de refracción – Determina la apertura numérica así como la pantalla de defectos ópticos
- Geometría de la fibra – El diámetro del núcleo, dimensiones del revestimiento y el diámetro del recubrimiento son uniformes
- Atenuación – Determinar el grado en que las señales de luz de varias longitudes de onda se degradan a lo largo de la distancia
- Capacidad de transporte de información (ancho de banda) – Número de señales que pueden transportarse a la vez (fibras multimodo)
- Dispersión cromática – Dispersión de varias longitudes de onda de la luz a través del núcleo (importante para el ancho de banda)
- Gama de temperatura/humedad de funcionamiento
- Dependencia de la temperatura de la atenuación
- Capacidad de conducir la luz bajo el agua – Importante para los cables submarinos
Una vez que las fibras han pasado el control de calidad, se venden a compañías telefónicas, empresas de cable y proveedores de redes. Actualmente, muchas empresas están sustituyendo sus antiguos sistemas basados en cables de cobre por nuevos sistemas basados en fibra óptica para mejorar la velocidad, la capacidad y la claridad.