En general, la expresión «fibra óptica» designa un material, pero también la tecnología a cuyo uso se asocia. Esto significa la luz como medio de transporte de datos, voz, en sustitución de la electricidad.

En sentido material, se trata de un cable fino y resistente de fibra de vidrio o de plástico. La fibra óptica se estructura mediante tres elementos envolventes, del interior al exterior: el núcleo (que transporta la señal luminosa), la funda óptica (tiene 125 µm de espesor) y la parte exterior: una cubierta plástica de 250 µm de diámetro, que es aislante y protege el interior. Mediante estas tres capas se consigue controlar la propagación de la luz o, dicho de otra manera, se evita que se difunda sin control o arbitrariamente.

Fermat y la refracción de la luz: base física de la fibra óptica

El científico Pierre de Fermat (1601-1665) nos dejó en herencia, entre otros muchos logros interesantes, un principio clásico de mínimo que explica la observación de que la trayectoria descrita por un rayo de luz entre dos puntos es aquella en que se invierte un tiempo mínimo (formulación mejorada con posteridad).

Para el proceso que interesa en este caso, la idea de refracción de la luz (el cambio de dirección al atravesar la interfaz de dos medios físicos diferentes) es el concepto geométrico (angular) clave: esta base fundamenta el concepto que define la física de la fibra óptica.

Fermat se anticipó y encaminó, sin saberlo, el principio físico que al estar en el fundamento y base del concepto de fibra óptica mantiene comunicada a casi toda la humanidad alrededor del mundo.

Nociones del principio físico de funcionamiento de la fibra óptica

En la fibra óptica, la información se transmite mediante reflexiones internas originadas por el gradiente (discontinuidad) del índice de refracción asociado a esta propiedad general de las ondas electromagnéticas.

Pensemos en la luz circulando por cables de fibra óptica. Lo más sencillo es describir el problema usando coordenadas cilíndricas, que son las más adecuadas para los problemas de simetría (tipo tubo o cable). Aquí consideramos el principio variacional —refinado— de Fermat, el cual, esencialmente, pone de manifiesto que la trayectoria descrita por un rayo de luz que viaja entre dos puntos describe un camino «óptico» estacionario. Es decir, que presenta un máximo, un mínimo o un punto de silla. El punto de silla es un máximo por un punto de una cara y un mínimo por su perpendicular en la cara opuesta: el símil físico usado es una silla de montar a caballo, de ahí su denominación.

En la parte más interna, el núcleo de la fibra, el índice de refracción es mayor que en el revestimiento, por lo que la luz en el interior del cable rebota en sus paredes. Este fenómeno físico da como resultado un flujo de luz más rápido y una transmisión más veloz de los datos que transporta.

La señal luminosa que se utiliza proviene de un diodo láser y el núcleo generalmente es de silicio, lo que permite que la velocidad de la señal mediante esta técnica no decrezca, sea útil, estable y segura en cualquier longitud, incluso en largos recorridos.

Fermat se anticipó y encaminó, sin saberlo, el principio físico que al estar en el fundamento y base del concepto de fibra óptica mantiene comunicada a casi toda la humanidad alrededor del mundo.

Utilidad de la fibra óptica para ciudadanos actuales: alta tecnología para uso cotidiano

Esta «autopista de luz» es un soporte material que mejora la calidad y la velocidad del tipo de información que se pretende transmitir vehiculada de este modo, esencialmente dispositivos informáticos, la red telemática, telefonía…

Por sus cualidades, la fibra óptica (como medio y soporte material) ya es un elemento de uso común en todos los ámbitos de la vida cotidiana: la información que habitualmente se maneja en medios informáticos corresponde a datos que se intercambian en internet entre usuarios, tanto especialistas como ciudadanos no vinculados a habilidades o trabajos tecnológicos, o que precisan medios informáticos para uso personal, situados entre diversos puntos del planeta, sin que importe la distancia que los separa.

Esto supone ventajas en el intercambio rápido de archivos, aunque sean grandes y posibilita las copias de seguridad con rapidez. Además, hace que la comunicación telemática sea de buena calidad, ya sea en lo personal como en el trabajo colaborativo a larga distancia, permitiendo realizar buenas vídeo-conferencias y algunas otras ventajas asociadas a la comunicación, la creación y la transmisión de ideas en común. Asimismo, favorece la sinergia de grupos de trabajo a distancia, la difusión de imágenes y datos, el conocimiento de eventos importantes a escala planetaria, el acceso a bibliotecas lejanas, eventos musicales y deportivos o culturales en general o simplemente comunicarse con personas que viven alejadas.  

En definitiva, la fibra óptica facilita una forma de comunicación global, rápida y de calidad que le debemos, en gran medida, a la luz y al gran Pierre de Fermat.