¿Cómo es posible esto, pues es sabido que la luz tiende a viajar en línea recta? ¿Qué es lo que hace posible que los finísimos rayos de luz permanezcan dentro de las fibras de vidrio a medida que estas se curvan en los recodos? ¿Cómo es que esos rayos viajan tan lejos y transportan tanta información? Esto es posible gracias a una clase especial de luz... la luz coherente.

Una eficiente luz coherente

La ventaja de usar un rayo de luz coherente en vez de un rayo de luz ordinaria para transmitir información, puede ilustrarse por medio de comparar los fotones de luz que viajan a través de una fibra de vidrio con algunos hombres andando por una carretera. Podemos imaginarnos un rayo de luz ordinaria como si fuese una multitud de hombres de diferentes estaturas, cada uno caminando a su paso y tropezando unos con otros. Mientras que un rayo de luz coherente podría compararse a soldados, todos de la misma estatura, desfilando en formación y marcando el paso. Al marchar marcando el paso, sin tropezar unos con otros, obviamente se lograría que una mayor cantidad de hombres cubriera distancias más largas, de manera más eficaz y con menos pérdida de energía. Lo mismo sucede con la luz coherente.

Dicho esto, tal vez alguien pregunte: “¿Por qué se ha tardado tanto en emplear la luz de este modo? ¿Por qué nadie ha pensado antes en este uso?”. En realidad, esta idea no es enteramente nueva. Por lo menos una persona, Alexander Graham Bell, vio las ventajas de transmitir la voz por medio de la luz, y publicó en 1880 un tratado científico titulado “El selenio y los fotófonos”.

Esta fue una idea muy avanzada, pero sin la luz coherente su invento solo hubiese tenido un éxito limitado. No fue sino hasta la década de los sesenta que se satisfizo la primera condición indispensable, gracias al desarrollo del LÁSER (amplificación de la luz por emisión estimulada de radiación). Graham Bell tampoco tuvo a su alcance la segunda condición esencial: una guía sumamente eficaz para la luz que permitiese transmitir la información.

¿Cómo funcionan esas ingeniosas guías de vidrio para la luz?

Mientras el desarrollo del láser continuaba, otros se ocupaban en inventar y diseñar materiales de vidrio de gran transparencia e ingeniosa composición que permitían que la luz coherente del láser recorriese distancias considerables. Luego, de estos materiales se hicieron fibras del grosor de un cabello.

Quizá muchos de nosotros recordemos haber visto lámparas ornamentales de mesa, muy llamativas, hechas de fibras de vidrio iluminadas. La lámpara se compone de manojos de fibras de vidrio o plástico dispuestos como un ramillete de flores e iluminado desde su base. En esos ornamentos por lo general solo se usa luz ordinaria para iluminar las fibras. Esto en cierto modo ilustra cómo puede hacerse que la luz viaje a través de las fibras de vidrio siguiendo la curvatura de la fibra, en vez de viajar en línea recta como hace generalmente. En esas lámparas ornamentales la luz solo viaja distancias muy cortas.

A fin de que la luz pueda viajar distancias mucho más largas que en las lámparas ornamentales, se han ideado revestimientos especiales a base de vidrio o plástico. Esos revestimientos especiales hacen que cualquier rayo de luz que tendiese a escapar se mantenga en la fibra, evitando así una ulterior pérdida de luz. Existen diversos e ingeniosos tipos de composición y construcción de esos revestimientos. Sin embargo, muchas de esas variedades, cada una en función de sus particulares condiciones especiales, sirven para incrementar la distancia que recorre la luz.

A pesar de que esas hebras, o fibras de vidrio han incrementado mucho la capacidad de transmitir y guiar la luz, todavía es necesario introducir la luz en las fibras en el ángulo crítico o menor. Podemos entender cómo funciona este principio si tomamos como ejemplo la serena superficie de un lago que puede hacer las veces de un espejo. De hecho, los árboles que están a la orilla del lago a veces pueden verse reflejados sobre su superficie. Este efecto de espejo es posible debido a que la luz que llega a nuestros ojos procede de un ángulo muy pequeño. Precisamente en este ángulo particular, llamado ángulo crítico, o bien en cualquier otro ángulo inferior, la superficie del agua refleja la luz como un espejo. De igual manera, cuando se introduce la luz dentro de las fibras de vidrio en el ángulo crítico o menor, dicha luz es reflejada internamente dentro de la fibra como en un espejo, con muy poca pérdida de luz.

Se espera que esos rayos viajen hasta distancias de 40 kilómetros (25 millas) o más dentro de esas finísimas fibras sin tener necesidad de regenerar la luz. Las perspectivas futuras son aún más optimistas. Según un informe reciente, se han desarrollado fibras de muy baja pérdida “que pueden transmitir información a miles de kilómetros sin necesidad de repetidores”.

A fin de proteger esos maravillosos conductores de luz, es necesario recubrirlos con capas y envolturas de materiales protectores. Además, a menudo se refuerzan con fibras y alambres, de alta resistencia, así como conductores eléctricos, para formar pequeños cables. Protegida dentro de cable, la fibra de vidrio permite una transmisión de información tan eficaz y cuantiosa que ya no es posible que la corriente eléctrica que viaja a través de alambres ordinarios de cobre pueda competir con ella. Esto es especialmente cierto con respecto a las distancias largas. Pero, ¿cómo pueden transmitirse información, fotografías y voces humanas por medio de esta clase especial de luz a través de esas finísimas fibras de vidrio?

Cómo pueden esas finísimas fibras transportar cargas tan grandes

Aunque las clases especiales de rayos de luz y las ingeniosas fibras de vidrio puedan impresionarnos, la manera en que estos rayos transportan sus enormes cargas de información es igualmente impresionante. Una razón básica radica en la gran velocidad de la luz, aproximadamente 300.000 kilómetros por segundo (186.000 millas). Y otra, las frecuencias extremadamente altas de las ondas lumínicas, que se elevan a miles de millones de ciclos por segundo. Debido a esas frecuencias tan altas, y por medio de codificar los impulsos lumínicos, se puede introducir una cantidad impresionante de información en el rayo de luz que viaja a través de la finísima fibra de vidrio.

[Ilustraciones en la página 20]

Revestimientos de vidrio o de plástico disminuyen la pérdida de luz

Alambres y fibras de alta resistencia suministran protección

La luz que viaja por el interior de una fibra de vidrio se refleja internamente y no se pierde a través de las paredes