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Ciencia Nuestra de cada Día

La Naturaleza nos sorprende cada instante con multitud de fenómenos que despiertan nuestra curiosidad. La Ciencia Nuestra de Cada Día es un espacio en el que Ángel Rodríguez Lozano nos incita a mirar a nuestro alrededor y descubrir fenómenos cotidianos que tienen explicación a la luz de la ciencia.

¿Qué es la fibra óptica?

Fibra óptica

            Seguro que muchos de ustedes habrán visto viejas películas, preferentemente de guerra, en las que se utilizaban focos de luz para comunicar información a distancia. El sistema era muy rudimentario: se utilizaba un foco potente de luz y se abría o cerraba una ventana delante de él para enviar ráfagas intermitentes. Lejos de allí, el receptor podía ver cómo la luz se encendía y apagaba siguiendo un código y captaba el mensaje.

Imaginen ahora que, como fuente luminosa, utilizamos una luz muy pura, luz láser, que, en lugar de iluminar todo el espacio, concentramos esa luz en el interior de un cilindro de vidrio y que logramos que la luz vaya por el interior del cilindro, sin escapar, hasta nuestro interlocutor. Imaginen que comprimimos el cilindro que sirve de guía para el haz luminoso hasta convertirlo en  un hilo cientos de veces más fino que un cabello humano y que logramos que la luz viaje por él aunque se curve. Estoy describiendo las bases de un sistema de comunicación por fibra óptica.

Entre las maravillas más sobresalientes de la fibra óptica, como medio de transmisión de información, está la simpleza del principio físico en el que se basa. Ese principio se conoce como "reflexión total", un fenómeno fácil de comprobar con el vidrio de las ventanas que tenemos en casa. Cuando miramos la ventana  de frente, observamos que es transparente porque se puede ver sin dificultad lo que hay al otro lado,  pero si vamos moviendo la ventana de forma que miremos la superficie del vidrio desde distintos ángulos, sucede algo curioso: el vidrio va perdiendo transparencia y comienza a dar reflejos cada vez más intensos de lo que existe en nuestro lado de la ventana, como si poco a poco se fuera convirtiendo en un espejo. En un momento dado, ya no es posible ver nada de lo que hay detrás de la ventana porque ¡el vidrio se ha convertido en un espejo! Decimos entonces que se produce una reflexión total.

Éste es el secreto de la fibra óptica. Básicamente, se trata de un hilo de vidrio, o de un material plástico transparente, por cuyo interior va rebotando un rayo de luz láser de manera que las paredes interiores del vidrio lo reflejan totalmente obligándolo a seguir por él, sin dejarlo salir. De esta manera, el haz se transmite a largas distancias con pocas  pérdidas y, además, puede ser guiado, aunque la fibra se curve un poco en el camino porque en ningún caso se supera el ángulo de reflexión total.

 La cantidad de información que se puede enviar por fibra óptica es muy grande, la velocidad muy elevada, algo menor que la luz en el vacío pero, a pesar de todo, ronda los 200.000 km/s. Por si esto fuera poco, el haz que lleva la información puede viajar muchos kilómetros sin necesidad de ser amplificado y el espacio que ocupa la fibra óptica es  muy pequeño comparado con los cables que se han empleado tradicionalmente.

Se emplea la fibra óptica en multitud de aplicaciones, conexiones de telefonía, Internet, transmisión de imágenes, en medicina se utiliza la fibra óptica para llevar luz hasta lugares de difícil acceso como, por ejemplo, para iluminar el interior de una cavidad en una muela, etc.

Para conectar los distintos componentes en circuitos microelectrónicas se necesitan  cables extraordinariamente finos y conseguirlos es un verdadero reto. Los investigadores, como suelen hacer casi siempre, buscan inspiración  en la naturaleza  y han dado con soluciones sorprendentes gracias a criaturas que elaboran hilos finísimos y muy resistentes, como los gusanos de seda y las arañas. Hace ya un tiempo, un equipo de ingenieros de la Universidad de California, en Riverside, utilizó los hilos de seda elaborados por una araña gigante de Madagascar como base para elaborar cables ultrafinos de fibra óptica. Los investigadores tomaron uno de los hilos de seda de la araña, lo sumergieron en una solución de un compuesto de silicio y dejaron que el silicio envolviera a la seda formando un cilindro. Posteriormente sometieron el conjunto a alta temperatura para eliminar la seda y el tubo de silicio que la envolvía encogió hasta una quinta parte de su espesor. Así consiguieron un microtubo hueco de vidrio 50.000 veces más fino que un cabello humano. 

Ya lo ven, por muy sofisticada que sea una tecnología, la Naturaleza siempre tiene algo que enseñarnos.

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