Cables de fibra óptica, ¿cómo funcionan?
Summary
TLDREl vídeo explica cómo los cables de fibra óptica han revolucionado las comunicaciones, permitiendo la transmisión de datos a alta velocidad y bajo el océano. Compuestos de filamentos finos que transportan información mediante luz, se describen conceptos clave como la refracción y la reflexión interna total. Se aborda la atenuación y cómo los amplificadores proyectados a intervalos regulares mantienen la señal fuerte. Además, se menciona la importancia de estos cables para la conectividad global y cómo la fibra óptica, con sus propiedades de ancho de banda y alta seguridad, supera al cable de cobre tradicional.
Takeaways
- 🌐 La red mundial de cables de fibra óptica permite la transmisión de datos a gran velocidad y a larga distancia.
- 📡 Los cables de fibra óptica son fundamentales para la conectividad global, incluyendo internet y comunicaciones móviles.
- 💡 La fibra óptica está compuesta por filamentos delicados que transmiten información a través de la luz.
- 🔄 La luz se comporta de manera diferente al pasar por distintos materiales, lo que se mide por el índice de refracción.
- 🔀 La refracción de la luz es el fenómeno por el cual la luz se desvía al entrar en un medio con un índice de refracción diferente.
- 🔄 La reflexión interna total es esencial para la transmisión de datos a través de la fibra óptica, manteniendo la luz dentro del cable.
- 🛡️ Se requiere una capa protectora en los cables de fibra óptica para evitar la pérdida de señal y mantener la integridad de la luz.
- 📉 La atenuación es una pérdida de señal que ocurre en los cables de fibra óptica, la cual se combate con amplificadores estratégicamente colocados.
- 🌐 Los cables submarinos son esenciales para la conectividad global, mantenidos por compañías como AT&T, Orange y Ericsson.
- 🔌 Los amplificadores en los cables submarinos obtienen energía a través de una delgada cubierta de cobre dentro del cable.
Q & A
¿Cómo es posible recibir información de cualquier rincón del mundo en un abrir y cerrar de ojos?
-Gracias a una red de cables de fibra óptica que se colocan bajo tierra y bajo el océano, que transportan la mayor parte de los datos del mundo.
¿Qué son los cables de fibra óptica y cómo funcionan?
-Los cables de fibra óptica están compuestos de filamentos de fibra y utilizan la luz para transportar información. Funcionan mediante la reflexión interna total, donde la luz se refleja dentro del cable hasta alcanzar su destino.
¿Cuál es la velocidad de la luz y cómo afecta su comportamiento al pasar a través de distintos materiales?
-La velocidad de la luz cambia al pasar a través de un medio y esto se mide por el índice de refracción. La variación en velocidad conduce a la refracción, que es el cambio en la dirección de la luz al pasar de un medio a otro.
¿Qué es la refracción y cómo se relaciona con el funcionamiento de las fibras ópticas?
-La refracción es el cambio en la dirección de la luz al pasar de un medio a otro con un índice de refracción diferente. En las fibras ópticas, se utiliza la refracción para mantener la luz dentro del cable a través de la reflexión interna total.
¿Cómo se logra la reflexión interna total en las fibras ópticas?
-La reflexión interna total se logra cuando la luz intenta pasar de un medio con un alto índice de refracción a uno con un bajo índice de refracción, y el ángulo de incidencia es mayor al ángulo crítico.
¿Por qué las fibras ópticas necesitan una capa protectora y cómo se implementa?
-Las fibras ópticas necesitan una capa protectora para evitar daños y mejorar la robustez del cable. Esto se hace introduciendo un vidrio de bajo índice de refracción sobre el núcleo del cable, conocido como revestimiento.
¿Cuál es la causa principal de la pérdida de señal en los cables de fibra óptica y cómo se soluciona?
-La atenuación, que es la pérdida de intensidad de la señal, es causada principalmente por absorción y dispersión. Para solucionar esto, se utilizan amplificadores que incrementan la intensidad de la señal después de cierta distancia.
¿Cómo se transmite la información a través de las fibras ópticas, como las llamadas telefónicas o señales de internet?
-La información se codifica en binario (ceros y unos) y se transmite como ondas electromagnéticas. Las señales de alta frecuencia representan unos y las de baja frecuencia representan ceros.
¿Quiénes son los principales proveedores y mantenedores de la red de cables submarinos?
-Los principales proveedores y mantenedores de la red de cables submarinos son empresas de servicios móviles como AT&T, Orange y Ericsson.
¿Cómo se obtiene la energía para los amplificadores en los cables submarinos?
-La energía para los amplificadores en los cables submarinos se obtiene a través de una fina cubierta de cobre dentro del cable que transporta la energía eléctrica a lo largo del cable.
¿En qué otro campo se utilizó la fibra óptica antes que en telecomunicaciones?
-La fibra óptica se utilizó por primera vez en endoscopia, un campo médico, antes de ser adoptada en telecomunicaciones.
Outlines
🌐 Funcionamiento de las fibras ópticas
Este párrafo explica cómo la tecnología de las fibras ópticas ha permitido la transmisión de datos a velocidades increíbles. Se menciona que la mayoría de los datos mundiales viajan a través de cables de fibra óptica, que también se utilizan en equipos médicos. Se describe la composición de un cable de fibra óptica, que está formada por miles de filamentos de fibra, y cómo la información se transporta en forma de luz. Se explican conceptos fundamentales de la luz como la velocidad y la refracción, y cómo la refracción se utiliza en las fibras ópticas para transmitir luz. También se menciona el concepto de reflexión interna total y cómo se aprovecha en los cables de fibra óptica para transmitir luz a larga distancia. Finalmente, se habla sobre la necesidad de una capa protectora y cómo se resuelve el problema de la reflexión interna total con la introducción de un revestimiento de bajo índice de refracción.
📶 Transmisión de datos a través de fibras ópticas
Este segundo párrafo profundiza en cómo se transmite la información a través de las fibras ópticas. Se describe el proceso de convertir información, como mensajes de texto, en código binario y cómo se transmite esta información en forma de ondas electromagnéticas. Se explica que los pulgares de luz, que son los que llevan la información, viajan a través de una red complicada de cables que se extienden bajo tierra y bajo el océano. Se menciona a AT&T, Orange y Ericsson como importantes proveedores de servicios que mantienen estos cables. Además, se aborda la cuestión de cómo se alimentan los amplificadores en el fondo del océano, utilizando una fina cubierta de cobre dentro del cable. Se compara la fibra óptica con el cable de cobre, destacando las ventajas de la fibra óptica en términos de ancho de banda y velocidad. También se menciona la alta seguridad de datos que ofrece la fibra óptica y se hace referencia a su uso en endoscopia antes de su aplicación en telecomunicaciones.
Mindmap
Keywords
💡Fibra óptica
💡Índice de refracción
💡Reflexión interna total
💡Dopantes
💡Atenuación
💡Amplificadores
💡Código binario
💡Ancho de banda
💡Interferencia electromagnética
💡Cable submarino
Highlights
La red de cables de fibra óptica permite la transmisión de datos a gran velocidad y a larga distancia.
Los cables de fibra óptica son fundamentales para la conectividad global, incluyendo internet y comunicaciones móviles.
Un solo filamento de fibra óptica es tan delgado como un cabello humano.
La información se transporta a través de fibras ópticas en forma de luz.
La velocidad de la luz varía al pasar por diferentes medios, lo que se mide por el índice de refracción.
La refracción de la luz al pasar de un medio a otro es la base para el funcionamiento de las fibras ópticas.
La reflexión interna total es esencial para la transmisión de luz en las fibras ópticas.
El uso de dopantes permite aumentar el índice de refracción y controlar la luz en las fibras ópticas.
Las fibras ópticas requieren una capa protectora para evitar la interrupción de la reflexión interna total.
La atenuación es una limitante en la distancia de transmisión de las fibras ópticas.
Los amplificadores son necesarios para compensar la pérdida de señal a larga distancia.
Cualquier información, como llamadas telefónicas o señales de internet, se puede transmitir en forma de ceros y unos.
Las ondas electromagnéticas de alta frecuencia representan unos y las de baja frecuencia representan ceros.
Los cables de fibra óptica están distribuidos globalmente, incluyendo subterráneos y submarinos.
Las empresas como AT&T, Orange y Ericsson son importantes en la mantenimiento de la infraestructura de cables submarinos.
Los cables submarinos tienen una estructura de protección y resistencia para mantener la fibra óptica segura.
La energía para los amplificadores en los cables submarinos se obtiene de una fina cubierta de cobre.
Los cables de fibra óptica son superiores al cable de cobre en términos de ancho de banda y velocidad.
Los cables de fibra óptica ofrecen una alta seguridad de datos debido a la confinación de la luz dentro de la fibra.
La fibra óptica se usó inicialmente en endoscopia antes de su aplicación en telecomunicaciones.
Transcripts
alguna vez has pensado en como recibir
correos electrónicos o cualquier otra
información de cualquier rincón del
punto en un abrir y cerrar de ojos esto
ha sido posible gracias a una red de
cables que se colocan bajo tierra y bajo
el océano los cables que transportan la
mayor parte de los datos del mundo son
cables de fibra óptica también se
utilizan en equipos médicos
y aprendemos cómo funcionan las cables
de fibra óptica y cómo han revolucionado
el mundo que nos rodea
el cable de fibra óptica está compuesto
de miles de filamentos de fibra y un
solo filamento de fibra es tan delgado
como un cabello humano las fibras
ópticas transportan información en forma
de luz
primero aprendamos algunos
comportamientos fundamentales de la luz
para entender el funcionamiento de las
fibras ópticas la velocidad de la luz
cambia cuando pasa a través de un médium
y este cambio en la velocidad se expresa
por el índice de refracción esta
variación en la velocidad de la luz
conduce a otro fenómeno interesante la
refracción para entender qué es
hagamos un experimento interesante
en este experimento la luz pasa a través
de un prisma se puede ver que la
interfaz de la luz se dobla en lugar de
ir derecha este fenómeno se conoce como
refracción
y la refracción ocurre cuando la luz
pasa de un medium con un índice de
refracción a uno con otro índice de
refracción la luz se dobla hacia la
interfase cuando pasa de un medium de
alto a uno de bajo índice de refracción
la refracción es la razón por la que un
lápiz se ve doblado en un vaso de agua
esta sencilla técnica de refracción se
utiliza eficazmente en fibras ópticas
ahora hagamos de este experimento uno
hipotético
utilizando algunos dopantes podemos
aumentar el índice de refracción del
vidrio en tiempo real a medida que
aumentamos el índice de refracción la
luz se inclina cada vez más hacia la
superficie después de un tiempo se puede
ver que la luz pasará a través de la
superficie del vidrio si aumentamos aún
más el índice de refracción la luz
regresará a repentinamente al primer
medium como un reflejo puro esto se
llama reflexión interna total la
reflexión interna total es posible si
aumentamos el ángulo de incidencia en
lugar de aumentar el índice de
refracción en este caso a un cierto
ángulo llamado ángulo crítico la luz
volverá al primer médium
este fenómeno de reflexión interna total
se utiliza en los cables de fibra óptica
para transmitir la luz
aquí se muestra la forma más simple de
cable de fibra óptica el vidrio
cilíndrico con un alto índice de
refracción
si el láser golpea la interfaz en un
ángulo mayor que el ángulo crítico se
producirá una reflexión interna total y
la luz llegará al otro extremo
esto significa que en la luz puede ser
combinada en la fibra óptica a larga
distancia sin importar la forma compleja
que tenga la fibra
recuerde la reflexión interna total
ocurre entre el vidrio de alto índice de
refracción y el aire de bajo índice de
refracción sin embargo las fibras
ópticas necesitan una capa protectora
con esta configuración no es posible una
capa protectora
la introducción de material protector
reemplazará la posición del aire y
detendrá el fenómeno de reflexión
interna total una manera fácil de
superar este problema es introducir un
vidrio de bajo índice de refracción
sobre el vídeo central conocido como
revestimiento de esta manera se
producirá una reflexión interna total y
podremos utilizar una capa protectora
tanto el núcleo como el revestimiento
utilizan sílice como material base la
diferencia en el índice de refracción se
puede conseguir añadiendo diferentes
tipos de dopantes la fibra óptica que
acabamos de construir no podrá
transportar señales durante más de 100
kilómetros esto se debe a las diversas
pérdidas que se producen en el cable
esta pérdida de intensidad de la señal
se denomina generalmente atenuación la
absorción y la dispersión son las
principales razones de la atenuación de
la señal es por eso que se ven los
amplificadores en los cables después de
una cierta distancia aumentan la
intensidad de la señal y permiten que
las señales se transmitan a larga
distancia la potencia necesaria para el
amplificador se obtiene de fuentes
cercanas la potencia necesaria para el
amplificador se obtiene de fuentes
cercanas ahora volvamos al tema
principal como transmite la fibra óptica
información como las llamadas
telefónicas o señales de internet
cualquier información puede ser
representada en forma de ceros y unos
suponga que desea enviar un mensaje de
texto hola a través de su móvil primero
esta palabra se convertirá en un código
binario equivalente a una secuencia de
ceros y unos después de la conversión su
teléfono móvil transmitirá estos tiros y
unos en forma de ondas electromagnéticas
uno se transmite como una alta
frecuencia y cero como una onda de baja
frecuencia su torre de telefonía local
capta estas ondas electromagnéticas en
la torre si la onda electromagnética es
de alta frecuencia se genera un pulso de
luz de lo contrario no se genera ningún
pulso ahora estos pulsos de luz pueden
transmitirse fácilmente a través de
cables de fibra óptica los pulsos de luz
que llevan la información tienen que
viajar a través de una complicada red de
cables para llegar a su destino para
ello todo el mundo está cubierto de
cables de fibra óptica estos cables se
colocan bajo tierra y bajo el océano son
principalmente los proveedores de
servicios móviles los que mantienen
estos cables subterráneos
at&t orange y ericsson son algunos de
los pocos actores globales que poseen y
mantienen la red de cable submarino
aquí se muestra una vista detallada de
la sección transversal de un cable
submarino puede ver que solo una pequeña
porción del cable se utiliza para
sujetar la fibra óptica el área restante
del cable es una estructura mecánica de
protección y resistencia ahora la
pregunta es de dónde saca el
amplificador la energía de estas
profundidades oceánicas para ello se
utiliza una fina cubierta de cobre
dentro del cable que transporta la
energía eléctrica a lo largo del cable
para que los amplificadores puedan ser
alimentados toda esta discusión
simplemente significa que si los cables
de fibra óptica no llegan a una parte
del mundo
esa parte estará aislada de internet o
de las comunicaciones móviles
si comparamos el cable de fibra óptica
con el cable de cobre tradicional el
cable de fibra óptica es superior en
casi todos los sentidos los cables de
fibra óptica proporcionan un mayor ancho
de banda y transmiten datos a
velocidades mucho mayores que los cables
de cobre esto se debe a que la velocidad
de la luz es siempre mayor que la
velocidad de los electrones el flujo de
electrones en un cable de cobre genera
un campo magnético incluso fuera del
cable que puede causar interferencia
electromagnética por otro lado la luz
que viaja a través del cable óptico está
siempre confinada dentro de la fibra por
lo que no existe la posibilidad de
interacción con una señal externa
otra característica interesante de los
cables de fibra óptica es que cualquier
señal de luz que entra por un lado tiene
una posibilidad mínima de viajar a lo
largo del cable así los cables de fibra
óptica proporciona una alta seguridad de
datos
tal vez le sorprenda saber que la fibra
óptica se utilizó por primera vez de la
endoscopia incluso antes de que se
utilizar en el campo de las
telecomunicaciones en las
telecomunicaciones los pulsos digitales
se transfieren a través del cable de
fibra óptica sin embargo en los cables
endoscópicos las señales visuales que
son de forma analógica se transmiten al
otro extremo solicitamos su apoyo en
patrón puntocom para ayudarnos a
continuar nuestros servicios de
educación y gracias por ver el vídeo
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