Tipos de fibras ópticas y sus diferencias

Existen muchos tipos de fibras ópticas. Dependiendo de sus aplicaciones, las funciones y prestaciones requeridas varían. La clasificación de las fibras ópticas depende principalmente de la longitud de onda de trabajo, la distribución del índice de refracción, los modos de transmisión, las materias primas y los métodos de fabricación. En el caso de las fibras ópticas utilizadas en comunicaciones, sus principios de diseño y fabricación suelen ser los mismos:
① baja atenuación;
② cierto ancho de banda y baja dispersión;
③ fácil conexión;
④ dibujo de fibra fácil;
⑤ alta fiabilidad;
Fabricación relativamente sencilla;
⑦ bajo coste.

1. Clasificación por longitud de onda de trabajo

• Fibras ópticas ultravioletas
• Fibras ópticas de luz visible
• Fibras ópticas de infrarrojo cercano
• Fibras ópticas infrarrojas

2. Clasificación según la distribución del índice de refracción

• Fibras de índice escalonado (SI)
• Fibras de índice graduado (también llamadas de índice gradiente, GI)
• Otras (como las triangulares, las de tipo W y las de revestimiento deprimido)

3. Clasificación por modos de transmisión

• Fibras monomodo (incluidas fibras con y sin mantenimiento de la polarización)
• Fibras multimodo

4. Clasificación por materias primas

• Fibras ópticas de sílice
• Fibras ópticas de vidrio multicomponente
• Fibras ópticas de plástico
• Fibras ópticas compuestas (como fibras revestidas de plástico o fibras con núcleo líquido)
• Fibras de material infrarrojo

5. Clasificación por métodos de fabricación

• Fabricación de preformas: VAD, CVD, PCVD, MCVD, OCVD
• Dibujo de fibra: método de la varilla en el tubo y método del crisol

Fibras ópticas de sílice

Las fibras ópticas de sílice están hechas principalmente de dióxido de silicio (SiO₂) y, ajustando distintas concentraciones de dopaje, se puede controlar la distribución del índice de refracción del núcleo y el revestimiento. Las fibras basadas en sílice se caracterizan por sus bajas pérdidas y su gran ancho de banda. En comparación con las fibras ópticas fabricadas con otros materiales, las fibras de sílice también ofrecen una transmisión de espectro completo desde el ultravioleta hasta el infrarrojo cercano (190-2500 nm).

Fibras ópticas de vidrio multicomponente

Las fibras de vidrio multicomponente, como las fibras compuestas, se producen mezclando óxidos como el óxido de sodio (Na₂O), el óxido de boro (B₂O₃), el óxido de potasio (K₂O), etc., con SiO₂. Sus características incluyen un punto de reblandecimiento inferior al del vidrio de cuarzo y una gran diferencia de índice de refracción entre el núcleo y el revestimiento.

Fibras ópticas revestidas de plástico

Las fibras revestidas de plástico utilizan vidrio de cuarzo de gran pureza como núcleo y plásticos como silicona o resina -con índices de refracción ligeramente inferiores al del cuarzo- como revestimiento, formando una fibra de índice escalonado. En comparación con las fibras de sílice, tienen mayores diámetros de núcleo y mayor apertura numérica (NA). Por tanto, se adaptan fácilmente a las fuentes de luz LED y ofrecen una pérdida de transmisión relativamente baja.

Fibras ópticas de plástico

Las fibras ópticas de plástico tienen el núcleo y el revestimiento totalmente de plástico (polímero). Los primeros productos se utilizaban principalmente para decoración, iluminación y comunicación óptica a corta distancia. Las materias primas más comunes son el PMMA, el poliestireno (PS) y el policarbonato (PC). Su atenuación está limitada por la estructura de enlace C-H inherente a los polímeros y suele alcanzar varias decenas de dB por kilómetro.

Fibras ópticas monomodo

Las fibras ópticas monomodo son fibras que sólo pueden transmitir un modo de propagación en la longitud de onda de funcionamiento, comúnmente abreviadas como SMF (Single Mode Fiber). Las SMF no tienen dispersión multimodo y su ancho de banda de transmisión es mayor que el de las fibras multimodo.

Fibras ópticas multimodo

Las fibras ópticas capaces de transmitir múltiples modos se denominan fibras multimodo (MMF: Multi Mode Fiber). En función de la distribución del índice de refracción, las MMF se dividen en fibras de índice graduado (GI) y fibras de índice escalonado (SI). El índice de refracción de las fibras GI es más alto en el centro del núcleo y disminuye gradualmente hacia el revestimiento. En las fibras SI, las diferentes trayectorias ópticas dan lugar a diferencias temporales durante la reflexión y la transmisión directa, lo que provoca la distorsión de la señal de salida y el estrechamiento del ancho de banda de transmisión.