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El principio en que se basa la transmisión de luz por la fibra
es la reflexión interna total; la luz que viaja por el centro
o núcleo de la fibra incide sobre la superficie externa con un
ángulo mayor que el ángulo crítico (véase Óptica), de forma
que toda la luz se refleja sin pérdidas hacia el interior de
la fibra. Así, la luz puede transmitirse a larga distancia
reflejándose miles de veces. Para evitar pérdidas por
dispersión de luz debida a impurezas de la superficie de la
fibra, el núcleo de la fibra óptica está recubierto por una
capa de vidrio con un índice de refracción mucho menor; las
reflexiones se producen en la superficie que separa la fibra
de vidrio y el recubrimiento.
La aplicación más sencilla de las fibras ópticas es la
transmisión de luz a lugares que serían difíciles de iluminar
de otro modo, como la cavidad perforada por la turbina de un
dentista. También pueden emplearse para transmitir imágenes;
en este caso se utilizan haces de varios miles de fibras muy
finas, situadas exactamente una al lado de la otra y
ópticamente pulidas en sus extremos. Cada punto de la imagen
proyectada sobre un extremo del haz se reproduce en el otro
extremo, con lo que se reconstruye la imagen, que puede ser
observada a través de una lupa. La transmisión de imágenes se
utiliza mucho en instrumentos médicos para examinar el
interior del cuerpo humano y para efectuar cirugía con láser,
en sistemas de reproducción mediante facsímil y
fotocomposición, en gráficos de ordenador o computadora y en
muchas otras aplicaciones.
Las fibras ópticas también se emplean en una amplia variedad
de sensores, que van desde termómetros hasta giroscopios. Su
potencial de aplicación en este campo casi no tiene límites,
porque la luz transmitida a través de las fibras es sensible a
numerosos cambios ambientales, entre ellos la presión, las
ondas de sonido y la deformación, además del calor y el
movimiento. Las fibras pueden resultar especialmente útiles
cuando los efectos eléctricos podrían hacer que un cable
convencional resultara inútil, impreciso o incluso peligroso.
También se han desarrollado fibras que transmiten rayos láser
de alta potencia para cortar y taladrar materiales.
La fibra óptica se emplea cada vez más en la comunicación,
debido a que las ondas de luz tienen una frecuencia alta y la
capacidad de una señal para transportar información aumenta
con la frecuencia. En las redes de comunicaciones se emplean
sistemas de láser con fibra óptica. Hoy funcionan muchas redes
de fibra para comunicación a larga distancia, que proporcionan
conexiones transcontinentales y transoceánicas. Una ventaja de
los sistemas de fibra óptica es la gran distancia que puede
recorrer una señal antes de necesitar un repetidor para
recuperar su intensidad. En la actualidad, los repetidores de
fibra óptica están separados entre sí unos 100 km, frente a
aproximadamente 1,5 km en los sistemas eléctricos. Los
amplificadores de fibra óptica recientemente desarrollados
pueden aumentar todavía más esta distancia.
Otra aplicación cada vez más extendida de la fibra óptica son
las redes de área local. Al contrario que las comunicaciones
de larga distancia, estos sistemas conectan a una serie de
abonados locales con equipos centralizados como ordenadores
(computadoras) o impresoras. Este sistema aumenta el
rendimiento de los equipos y permite fácilmente la
incorporación a la red de nuevos usuarios. El desarrollo de
nuevos componentes electroópticos y de óptica integrada
aumentará aún más la capacidad de los sistemas de fibra.
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