Fibra Óptica

julio 17, 2018 on 8:36 pm | In colección, hist. telecomunicaciones | 2 Comments

Adolfo García Yagüe | Hoy en día el empleo de la fibra óptica como medio de transmisión forma parte de nuestra cotidianidad. En otros textos hemos visto cómo llegó a nuestras casas y, a través de ella, nos conectamos a Internet, hablamos por teléfono o vemos la televisión.

Usar la luz -o los fotones para ser más preciso- como medio de transmisión no es una novedad. Ya en los albores de la telefonía, Alexander Graham Bell (1847-1822) patentó un ingenio llamado Photophone que permitía la comunicación hablada -a pequeñas distancias- usando un rayo luminoso. Aquello, aun considerándolo un hito, quedó como una curiosidad técnica por lo limitado de la distancia alcanzada y su estabilidad. También John Tyndall (1820-1893) estudió como un rayo de luz podía viajar a través de la curva que forma un chorro de agua. Este fenómeno fue antes descrito por Jacques Babinet (1794-1872) y Daniel Colladon (1802-1893). Como digo, estos pasos son importantes y otros, como el Telégrafo Óptico de Claude Chappe (1763-1805), merecen ser recordados en esta historia pero distan mucho de la invención de láser y la fibra óptica. Esto quiere decir que, aunque la idea de enviar voz usando un rayo luminoso fuera llamativa, en el tiempo de Bell, no se sabía lo suficiente.

Por lo anterior podemos establecer como punto de partida la invención de una fuente de luz coherente como es el Láser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation). Conocemos muchas aplicaciones que éste tiene y por eso hay distintos tipos y, en el tema que nos ocupa, el primer láser inventado en 1960 por Theodore Maiman (1927-2007), no se utiliza en comunicaciones por fibra. Lo importante aquí no es tanto su potencia luminosa como la frecuencia o “color” al que emite, y la capacidad de controlar -o modular- este haz de luz a nuestro antojo. Esta es la razón por la que el descubrimiento de materiales semiconductores con propiedades ópticas, como el Arseniuro de Galio (GaAs), hicieron posible el láser semiconductor y la posibilidad de modular este con un tren de datos a una temperatura controlada. Eso pasó en 1967 en los Laboratorios Bell y fue consecuencia del trabajo previo de muchas personas y compañías.

En el estudio de la fibra óptica sucede igual. Aunque los principios de funcionamiento básicos, casi intuitivos, se pueden comprender desde el estudio de la óptica geométrica (Siglo XVII), no es hasta el desarrollo de las teorías sobre de la naturaleza electromagnética de la luz y la teoría cuántica (en el Siglo XX) cuando se está en condiciones de pensar seriamente en ella, así como en el proceso industrial asociado a su fabricación. Esto último tiene que ver con la purificación del vidrio y la existencia de ciertos iones que absorben los fotones que viajan a su través. También está relacionado con el uso de unas ventanas ópticas próximas a la región infrarroja para la transmisión de datos. Esta dificultad no era desconocida, de hecho el uso de fibras ya se empezaba a usar en los años 60 para enviar luz y recoger imágenes con fines médicos, como las laparoscopias. En este caso se trabaja con fibras de pequeñas longitudes por lo que la atenuación o las pérdidas que la imagen sufre no es un gran problema. En cambio, en comunicaciones, la distancia y atenuación son esenciales. Fueron Charles Kao (1933) y George Hockham (1938-2013) quienes demostraron en 1966 que era posible usar el vidrio a ciertas frecuencias para comunicaciones, pero previamente es necesario “limpiarlo” de impurezas -de tamaño atómico- responsables de la atenuación del rayo de luz. Aquel trabajo sirvió para que en 1970, científicos de Corning Glass Works, fabricaran la primera fibra óptica multimodo con una atenuación inferior a los 20dB por kilómetro. Dos años más tarde se fabricarían fibras multimodo de 4dB/Km y, a continuación, llegarían las fibras monomodo con atenuaciones de 0.4 dB/Km. En 1976, en Atlanta, EE.UU., entró en servicio la primera conexión experimental por fibra entre los centros de la Western Electric y Bell Labs.

Telefónica, la antigua CTNE, en 1981 experimentó con un tendido de 500m entre sus edificios del antiguo Centro de Investigación y Estudios (CIE), en la calle Lérida de Madrid, y la central de la calle Tetuán. Posteriormente y ya en explotación, se unirían las centrales de Atocha, Rios Rosas y Bellas Vistas. No obstante, fue en 1982, cuando RENFE consiguió una “ventaja simbólica” al conectar por fibra óptica y poner en servicio sus centrales telefónicas de las estaciones de Chamartín y Atocha. Fueron los primeros 9,5Km de un cable que llevaba en su interior 4 fibras ópticas y resolvía la inmunidad electromagnética derivada del tendido eléctrico y motores de los trenes. Ya en el año 1986 Telefónica puso en servicio entre Gran Canaria y Tenerife el OPTICAN, el primer cable submarino de fibra óptica del mundo.

Como podéis imaginar, por su tamaño y material de fabricación, la fibra óptica es muy frágil. Si a esta fragilidad le añadimos las leyes geométricas que nos impone para que la luz se propague por su interior, nos encontramos que su utilidad a la intemperie es bien poca como, por ejemplo, en un tendido aéreo, o por la fachada de un edificio, o sumergida en el océano. Es ahí donde reside saber fabricar un cable que proteja a una o cientos de fibras y, a la vez, permita su instalación en entornos donde el cable va a sufrir fuertes estiramientos, torsiones o, mordiscos de ratas… (y no es broma)

España puede presumir de dominar a la perfección la fabricación de cables de fibra óptica. Standard Eléctrica, adaptó su fábrica de Maliaño, Santander, para fabricar este tipo de cable. En Barcelona, en Vilanova i la Geltrú, ocurrió algo parecido con la fábrica que allí tenía Pirelli. Y en Zaragoza, en Malpica, en la fábrica de Cables de Comunicaciones –antiguamente participada por Telefónica y los americanos de General Cable– también se pusieron manos a la obra con esta tecnología.

Hoy en día no se concibe ninguna línea ferroviaria u obra civil sin tender, en paralelo, cable de fibra óptica. De hecho ADIF ofrece en alquiler el uso de estas fibras para que otras compañías puedan conectar sus equipos. Dejando a un lado el uso de la fibra por parte de compañías ferroviarias, autopistas, energía o Correos, la gran red de fibra pertenece a Telefónica. Ya hemos visto que en los años ’80 empezaron a conectar sus nodos principales con este cable. De esta forma, fueron prescindiendo de los pesados y caros cables coaxiales y cuadretes en rutas interprovinciales y urbanas. Así, si en el año 1988 en España tenían algo más de 1000 Km instalados y en 1992 hablaban de 23000Km, actualmente los kilómetros de cable de fibra se deben contar por millones si incluimos todos los países en los que opera, los cables submarinos en los que participa y los tendidos FTTH a hogares.

Este ambicioso despliegue era necesario si se quería poner en servicio nuevas tecnologías de transporte como SDH (Synchronous Digital Hierarchy), o Jerarquía Digital Síncrona como le gusta decir a Telefónica. Por otro lado, los nuevos nodos Frame Relay (Red UNO) que complementaba y a veces sustituía a Iberpac y X.25, ya contemplaban conexiones por fibra. Ambas tecnologías empezaron a funcionar en 1991 y representan un hito de evolución técnica. El gran salto para sus clientes vendría con el Plan Fotón. En efecto, aunque ya comentamos que en 1990 Telefónica empezó a experimentar con la conexión por fibra de los hogares, fue en 1994 cuando decidió llevar la fibra a los edificios de sus primeros 500 clientes corporativos de Madrid, Barcelona, Sevilla, Valencia, Bilbao, Palma, Alicante y Coruña. Aquello supuso sentar las bases para nuevas tecnologías de red como ATM (Asynchronous Transfer Mode) y servicios como Gigacom, necesarios para poder desarrollar comunicaciones multimedia y una Internet que empezaba a nacer.

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