50 años de fibra óptica: la invención de la fibra de bajas pérdidas

Dec 19, 2023

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En 1970, el mundo estaba al borde de una explosión de datos y comunicaciones.
Los nuevos inventos comenzaron a crear la necesidad de transmitir datos a largas distancias. En el otoño de 1969, el Departamento de Defensa de Estados Unidos desarrolló ARPAnet, un precursor de Internet que conectó por primera vez al Pentágono y los laboratorios universitarios. Empresas como Digital Equipment estaban ocupadas fabricando las primeras microcomputadoras del tamaño de un refrigerador, que eran más pequeñas y más baratas que las mainframes del tamaño de una habitación, lo que significaba que más empresas podían administrar sus negocios a través de datos. Los primeros cajeros automáticos eran primitivos. Para respaldar la capacidad de lectura de la máquina, se llenaron placas de instrucciones de papel con elementos ligeramente radiactivos y se requirieron para enviar la información bancaria de los clientes a través de Internet. Un año después, un programador informático llamado Ray Tomlinson envió el primer correo electrónico del mundo y comenzó a utilizar el símbolo @ para separar nombres y direcciones.
Las empresas globales también empezaron a necesitar comunicarse entre sí, pero las líneas telefónicas de cobre sólo podían transportar un número limitado de llamadas. La calidad del sonido es débil porque los cables no transportan suficiente información para recrear la voz de una persona. La demanda ha superado tanto a la oferta que las llamadas internacionales llegaron a costar hasta 4 dólares el minuto (equivalente a 27 dólares en 2020) o más.
Existe una necesidad creciente de transmitir grandes cantidades de datos y conversaciones a largas distancias a bajo coste. Para satisfacer esta necesidad, una teoría plausible llamó la atención de los investigadores, ayudados por Charles, entonces físico del Laboratorio Estándar de Telecomunicaciones de Gran Bretaña.
El término "fibra óptica" apareció en la década de 1960. Pero el término se usó originalmente para describir amplificadores ópticos en tubos de rayos catódicos (usados ​​para mirar televisión), circuitos de computadora y dispositivos médicos. La técnica sólo funciona en distancias cortas. Cuando la distancia alcanza unos 20 metros (unos 65 pies), la señal casi desaparece por completo.
Kao fue el primero en sugerir que el mundo podría estar conectado en forma de luz, mediada por fibras ópticas. En un artículo fundamental publicado en 1966, el Dr. Kao escribió que, en teoría, las fibras ópticas podrían ser muy superiores a los cables de cobre o las señales de radio. El desafío son las impurezas del vidrio, que también provocan lo que los científicos llaman "atenuación" de las señales. Los científicos han logrado encontrar un "fibra óptica de baja pérdida", un vidrio que puede transmitir luz a largas distancias sin una pérdida apreciable de luz. La hipótesis de Kao era que al limpiar el vidrio, los finos haces de fibras podrían transmitir grandes cantidades de datos a largas distancias con una mínima pérdida de señal.
Pero nadie sabía cómo producir una fibra tan purificada. La oficina de correos británica, responsable del sistema telefónico británico, pidió ayuda a Corning para encontrar un nuevo tipo de cable de alta capacidad. Corning nombró al físico Robert Maurer para dirigir a dos nuevos investigadores jóvenes: el físico experimental Donald Keck y el químico del vidrio Peter Schultz para trabajar en el proyecto.
Sin embargo, el camino hacia la innovación seguramente evitará la frustración de numerosos experimentos fallidos. Durante este tiempo, los científicos han probado numerosas combinaciones de vidrio y experimentos basados ​​en diferentes tamaños de diseño y métodos de producción para crear y purificar los componentes de vidrio necesarios para los experimentos. Uno de los retos era combinar los dos tipos de vidrio en una sola fibra. En cada prueba, los técnicos extrajeron una fibra de un bloque de vidrio colocado uno al lado del otro en un horno y luego unieron la fibra a la otra para formar una sola fibra.
Un viernes por la tarde de agosto de 1970, Keck se estaba preparando para colocar el prototipo recientemente desarrollado por el equipo de una nueva fibra óptica en el dispositivo para realizar pruebas. Aunque no ve la hora de empezar el fin de semana, Keck quiere probar los últimos resultados antes de volver a casa. Se inclinó sobre el microscopio y quedó atónito por una luz brillante. "Fue la vista más magnífica que jamás haya visto", describió Keck más tarde. La pérdida de luz se mide en decibeles y la teoría del Dr. Kao sólo funciona si la capacidad del vidrio para transportar luz muestra una pérdida de menos de 20 decibeles. El pulso de luz que atraviesa la nueva fibra oscila entre 16 y 17 decibelios. Keck dijo que sintió el espíritu de Edison ese día en su laboratorio y escribió "¡Guau!" en un cuaderno. .
Como se describe en la solicitud de patente, una "fibra guía de luz" es unafibra ópticaque puede transportar 65000 veces más información que el alambre de cobre. Cuatro años más tarde, ese momento "Wow" del verano de 1970 quedó eternizado con la patente estadounidense número 3711,262.
Han pasado nueve años desde que Corning comenzó a producir fibra óptica en masa. Se necesitaron varios años más para que las empresas comenzaran a utilizar cables submarinos de fibra óptica, que conectarían continentes y proporcionarían una forma de comunicación de bajo costo para las personas. Sin embargo, esa tarde de agosto de 1970 siempre marcó el comienzo de una revolución de las comunicaciones que eventualmente ayudaría a remodelar el mundo.

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