Cable de fibra óptica

El material de la cubierta es específico para cada aplicación. El material determina la robustez mecánica, la resistencia química y a la radiación UV, entre otras características. Algunos materiales comunes para cubiertas son LSZH , cloruro de polivinilo , polietileno , poliuretano , tereftalato de polibutileno y poliamida .

Existen dos tipos principales de material utilizados para las fibras ópticas: vidrio y plástico. Estos materiales ofrecen características muy diferentes y se emplean en aplicaciones muy diversas. Generalmente, la fibra de plástico se utiliza para aplicaciones de muy corto alcance y de consumo, mientras que la fibra de vidrio se utiliza para telecomunicaciones de corto/medio alcance ( multimodo ) y de largo alcance ( monomodo ). ^{[ 4 ]}

En las fibras ópticas de núcleo hueco , la luz viaja a través del aire en lugar del vidrio sólido. En 2025, una fibra antirresonante sin nodos de doble anidamiento (DNANF) alcanzó una pérdida de transmisión récord de 0,091 dB/km a 1550 nm, inferior a la de las mejores fibras de sílice de núcleo sólido (≈0,14 dB/km). ^{[ 5 ] [ 6 ]} Las pruebas de campo en China demostraron un enlace de núcleo hueco de 800 Gbit/s a lo largo de 20 km con pérdidas de fusión tan bajas como 0,05 dB y una pérdida de cable promedio de 0,6 dB/km. ^{[ 7 ]} Las fibras de núcleo hueco reducen la latencia porque la luz se propaga más rápido en el aire que en el vidrio, y también suprimen los efectos no lineales y la dispersión. ^{[ 8 ] [ 9 ]}

^{En septiembre de 2012, NTT Japan demostró un único cable de fibra óptica} capaz de transferir 1 petabit por segundo ( 10¹⁵ bits/s ) a lo largo de una distancia de 50 kilómetros. ^{[ 10 ]}

Aunque existen cables de mayor tamaño, ^{[ 11 ]} el cable de fibra monomodo con mayor número de hebras que se fabrica habitualmente es el de 864 hebras, que consta de 36 cintas, cada una con 24 hebras de fibra. ^{[ 12 ]} Estos cables con alto número de fibras se utilizan en centros de datos , ^{[ 11 ]} y como cables de distribución en redes HFC y PON . ^{[ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]}

En algunos casos, solo una pequeña fracción de las fibras de un cable puede estar en uso. Las empresas pueden alquilar o vender la fibra no utilizada a otros proveedores que buscan servicio en la zona o a través de ella. Según la normativa local, las empresas pueden sobredimensionar sus redes con el fin de disponer de una amplia red de fibra oscura para la venta, reduciendo así la necesidad de excavaciones y permisos municipales. Alternativamente, pueden invertir menos de lo necesario para evitar que sus rivales se beneficien de su inversión.

Las fibras ópticas son muy resistentes, pero su resistencia se ve drásticamente reducida por defectos superficiales microscópicos inevitables, inherentes al proceso de fabricación. La resistencia inicial de la fibra, así como su variación con el tiempo, deben considerarse en relación con la tensión a la que se somete durante su manipulación, cableado e instalación, bajo un conjunto determinado de condiciones ambientales. Existen tres escenarios básicos que pueden provocar la degradación de la resistencia y el fallo al inducir el crecimiento de defectos: fatiga dinámica, fatiga estática y envejecimiento sin tensión.

Telcordia GR-20, Requisitos genéricos para fibra óptica y cable de fibra óptica , contiene criterios de fiabilidad y calidad para proteger la fibra óptica en todas las condiciones de funcionamiento. ^{[ 16 ]} Los criterios se centran en las condiciones de un entorno de planta exterior (OSP). Para la planta interior, se encuentran criterios similares en Telcordia GR-409, Requisitos genéricos para cable de fibra óptica interior . ^{[ 17 ]}

Los cables ópticos transmiten datos a la velocidad de la luz en el vidrio. Esta es la velocidad de la luz en el vacío dividida por el índice de refracción del vidrio utilizado, que suele ser de entre 180 000 y 200 000 km/s , lo que resulta en una latencia de entre 5,0 y 5,5 microsegundos por kilómetro. Por lo tanto, el tiempo de retardo de ida y vuelta para 1000  km es de aproximadamente 11 milisegundos. ^{[ 18 ]}

La pérdida de señal en la fibra óptica se mide en decibelios (dB). Una pérdida de 3  dB en un enlace significa que la luz que llega al otro extremo tiene solo la mitad de la intensidad de la luz que se envió a través de la fibra. Una  pérdida de 6 dB significa que solo una cuarta parte de la luz llegó a través de la fibra. Cuando se pierde demasiada luz, la señal es demasiado débil para recuperarse y el enlace se vuelve poco fiable y, finalmente, deja de funcionar por completo. El momento exacto en que esto ocurre depende de la potencia del transmisor y de la sensibilidad del receptor.

Las fibras multimodo de índice gradual modernas típicas tienen una atenuación (pérdida de señal) de 3  dB por kilómetro a una longitud de onda de 850  nm y de 1 dB/km a 1300  nm. Las fibras monomodo pierden 0,35 dB/km a 1310  nm y 0,25 dB/km a 1550  nm. Las fibras monomodo de muy alta calidad destinadas a aplicaciones de larga distancia se especifican con una pérdida de 0,19 dB/km a 1550  nm. ^{[ 19 ]} Las fibras ópticas plásticas (POF) pierden mucho más: 1  dB/m a 650  nm. Las POF son  fibras de núcleo grande (aproximadamente 1 mm) adecuadas solo para redes cortas y de baja velocidad, como el audio óptico TOSLINK , o para su uso en automóviles. ^{[ 20 ]}

Cada conexión entre cables añade aproximadamente 0,6  dB de pérdida promedio, y cada empalme añade aproximadamente 0,1  dB. ^{[ 21 ]} Muchas conexiones de cables de fibra óptica tienen un presupuesto de pérdida , que es la cantidad máxima de pérdida permitida. ^{[ 22 ]}

La luz infrarroja invisible (750  nm o superior) se utiliza en las comunicaciones comerciales por fibra óptica debido a su menor atenuación en estos materiales en comparación con la luz visible. Sin embargo, las fibras de vidrio transmiten cierta cantidad de luz visible, lo que facilita la realización de pruebas sencillas sin necesidad de equipos costosos. Las uniones se pueden inspeccionar visualmente y ajustar para minimizar la fuga de luz en la junta, maximizando así la transmisión de luz entre los extremos de las fibras que se unen.

Los gráficos Comprensión de las longitudes de onda en la fibra óptica ^{[ 23 ]} y Pérdida de potencia óptica (atenuación) en la fibra ^{[ 24 ]} ilustran la relación de la luz visible con las frecuencias infrarrojas utilizadas y muestran las bandas de absorción del agua entre 850, 1300 y 1550  nm.

El cableado de fibra óptica es significativamente más eficiente que el de cobre, lo que significa que se consume menos energía en comparación con las infraestructuras de cableado de cobre tradicionales. ^{[ 25 ] [ 26 ]} Esto contribuye a una mayor sostenibilidad ambiental tanto para la transmisión en sí como al reducir las necesidades de refrigeración en los centros de datos y nodos de red. ^{[ 27 ]}

La luz infrarroja utilizada en telecomunicaciones es invisible, por lo que existe un riesgo potencial de seguridad láser para los técnicos. La defensa natural del ojo contra la exposición repentina a la luz brillante es el reflejo de parpadeo , que no se activa con fuentes infrarrojas. ^{[ 28 ]} En algunos casos, los niveles de potencia son lo suficientemente altos como para dañar los ojos, especialmente cuando se utilizan lentes o microscopios para inspeccionar fibras que emiten luz infrarroja invisible. Existen microscopios de inspección con filtros de seguridad óptica para evitar esto. Más recientemente, se utilizan dispositivos de visualización indirecta, que pueden consistir en una cámara montada en un dispositivo portátil, que tiene una abertura para la fibra con conector y una salida USB para la conexión a un dispositivo de visualización como una computadora portátil. Esto hace que la actividad de buscar daños o suciedad en la superficie del conector sea mucho más segura.

Los pequeños fragmentos de vidrio también pueden ser un problema si se clavan en la piel de alguien, por lo que es necesario tener cuidado para asegurar que los fragmentos producidos al cortar la fibra se recojan y eliminen adecuadamente.

La cubierta o el revestimiento de los cables de conexión suelen estar codificados por colores para indicar el tipo de fibra utilizada. El protector de alivio de tensión que protege la fibra de la flexión en el conector también está codificado por colores para indicar el tipo de conexión. Los conectores con carcasa de plástico (como los conectores SC ) suelen utilizar una carcasa codificada por colores. A continuación se muestran los códigos de color estándar para las cubiertas (o revestimientos) y los protectores (o carcasas de los conectores):

Nota: También es posible que una pequeña parte del conector tenga un código de color adicional, por ejemplo, la palanca de un conector E-2000 o el marco de un adaptador de fibra óptica . Este código de color adicional indica el puerto correcto para un cable de conexión si hay varios cables de conexión instalados en un mismo punto.

Las fibras individuales en un cable multifibra a menudo se distinguen entre sí mediante cubiertas o protectores codificados por colores en cada fibra. El esquema de identificación utilizado por Corning Cable Systems se basa en EIA/TIA-598, "Codificación por colores de cables de fibra óptica", que define esquemas de identificación para fibras, fibras con protector, unidades de fibra y grupos de unidades de fibra dentro de cables de fibra óptica para instalaciones exteriores y locales. Este estándar permite identificar las unidades de fibra mediante una leyenda impresa. Este método se puede utilizar para la identificación de cintas de fibra y subunidades de fibra. La leyenda contendrá un número de posición o color impreso correspondiente para su identificación. ^{[ 33 ]}

El código de colores utilizado anteriormente se asemeja al de los cables de cobre PE utilizados en el cableado telefónico estándar.

En el Reino Unido se sigue un código de colores diferente. Cada haz o elemento de 12 fibras dentro de un cable de fibra óptica Cable Optical Fibre 200/201 está coloreado de la siguiente manera:

Cada elemento se encuentra dentro de un tubo en el cable (no un tubo de fibra soplada). Los elementos del cable comienzan con el tubo rojo y se cuentan alrededor del cable hasta el tubo verde. Los elementos activos están en tubos blancos y se colocan rellenos amarillos o simulacros en el cable para completarlo, según la cantidad de fibras y unidades existentes; puede haber hasta 276 fibras o 23 elementos para cables externos y 144 fibras o 12 elementos para cables internos. El cable tiene un elemento central de refuerzo, generalmente hecho de fibra de vidrio o plástico. También hay un conductor de cobre en los cables externos.

Los conductos internos suelen ser subconductos semiflexibles de pequeño diámetro. Según Telcordia GR-356, existen tres tipos básicos de conductos internos: de pared lisa, corrugados y acanalados. ^{[ 35 ]} Estos diseños se basan en el perfil de los diámetros interior y exterior del conducto. La necesidad de una característica específica o una combinación de características, como la resistencia a la tracción, la flexibilidad o el coeficiente de fricción más bajo, determina el tipo de conducto interno requerido.

Además de los perfiles o contornos básicos (pared lisa, corrugada o acanalada), el conducto interno también está disponible en una creciente variedad de diseños multiconductos. Un multiconducto puede ser una unidad compuesta formada por hasta cuatro o seis conductos internos individuales unidos mediante algún mecanismo, o bien un único producto extruido con múltiples canales para el paso de varios cables. En ambos casos, el multiconducto es enrollable y puede introducirse en conductos existentes de forma similar a como se hace con un conducto interno convencional.

Los conductos internos se instalan principalmente en sistemas de conductos subterráneos que conectan las ubicaciones de las alcantarillas . Además de su colocación en conductos, los conductos internos pueden enterrarse directamente o instalarse de forma aérea sujetándolos a un cable de suspensión de acero.

Como se indica en GR-356, el cable se coloca normalmente en el conducto interno de una de tres maneras. Puede ser

1. Preinstalado por el fabricante del conducto interno durante el proceso de extrusión,
2. Introducido en el conducto interno mediante una línea de tracción asistida mecánicamente, o
3. Se introduce en el conducto interno mediante un aparato de soplado de cables de alto volumen de aire.