Fibra óptica vs Cable coaxial | Diferencias en tipo de señal estructura y aplicaciones

Tanto el cable de fibra óptica como el cable coaxial son tipos de medios de transmisión guiados. Sin embargo, varios factores clave los distinguen. La diferencia más fundamental radica en el tipo de señal que transmiten: la fibra óptica está diseñada para transportar señales ópticas (luz), mientras que el cable coaxial se utiliza para transmitir señales eléctricas.

Definición de Fibra Óptica

Las fibras ópticas son guías ondulatorias flexibles y transparentes utilizadas para transmitir señales de luz de un extremo a otro con mínima pérdida. Están principalmente hechas de vidrio de alta pureza (generalmente sílice) o a veces de plástico, y constan de una estructura de núcleo y revestimiento.

El núcleo es la región central más interna hecha de vidrio de sílice ultrapuro, a través del cual se propaga la luz. Está rodeado por una capa llamada revestimiento, que también está hecha de vidrio pero con un índice de refracción menor que el del núcleo. Esta diferencia en el índice de refracción permite la reflexión total interna, permitiendo que la luz viaje largas distancias con baja atenuación.

Para proteger la frágil estructura de vidrio de daños físicos, humedad y estrés ambiental, toda la asamblea de la fibra está recubierta en una capa protectora externa conocida como revestimiento de amortiguación o chaqueta de plástico.

La figura siguiente ilustra la estructura esquemática de una fibra óptica:

Una señal óptica se transmite a través de una fibra óptica mediante el principio de la reflexión total interna (RTI). Cuando se introduce la luz en la fibra, se propaga a través del núcleo experimentando sucesivas reflexiones en la interfaz entre el núcleo y el revestimiento.

Para que ocurra la reflexión total interna, el índice de refracción del núcleo debe ser mayor que el del revestimiento. Esta diferencia en el índice es esencial para guiar la luz eficientemente a lo largo de la fibra con mínima pérdida.

Según el principio de RTI, cuando un rayo de luz que viaja en un medio más denso (el núcleo) golpea la frontera con un medio menos denso (el revestimiento) a un ángulo mayor que el ángulo crítico, el rayo se refleja completamente de vuelta al medio más denso, en lugar de refractarse hacia afuera. Este fenómeno permite confinar la luz dentro del núcleo.

Cuando un rayo de luz entra en el núcleo, viaja hasta que llega a la frontera núcleo-revestimiento. Debido a la diferencia en los índices de refracción, y siempre que el ángulo de incidencia supere el ángulo crítico, el rayo se refleja de vuelta al núcleo en lugar de pasar al revestimiento. Este proceso se repite continuamente a lo largo de la longitud de la fibra, permitiendo que la señal de luz zigzaguee a lo largo del núcleo y viaje de un extremo de la fibra al otro con alta eficiencia y baja atenuación.

Así, la reflexión total interna es el mecanismo fundamental que permite la comunicación óptica de larga distancia y alta ancho de banda a través de las fibras ópticas.

Definición de Cable Coaxial

Los cables coaxiales, comúnmente conocidos como "coax", son un tipo de medio de transmisión guiado utilizado para llevar señales eléctricas a lo largo de una distancia. Están construidos como conductores eléctricos que permiten el flujo de electrones, generalmente hechos con un núcleo central de cobre debido a su excelente conductividad.

Un cable coaxial consta de varias capas: un conductor central de cobre (sólido o trenzado), rodeado por una capa aislante dieléctrica, que a su vez está encerrada por un escudo conductor cilíndrico, generalmente hecho de cobre trenzado o lámina de aluminio. Esta estructura en capas está protegida adicionalmente por una chaqueta aislante exterior que proporciona resistencia mecánica y protección contra el entorno.

El término "coaxial" proviene del hecho de que el conductor interno y el escudo externo comparten el mismo eje geométrico. Este diseño ayuda a minimizar la interferencia electromagnética (EMI) y la pérdida de señal, lo que hace que los cables coaxiales sean adecuados para transmitir señales de alta frecuencia con buena integridad.

La figura siguiente ilustra un cable coaxial utilizado para la transmisión de señales eléctricas:

Fibra Óptica:

Las fibras ópticas se utilizan para transmitir señales a frecuencias ópticas (luz). Debido a su alto ancho de banda, inmunidad a la interferencia electromagnética y baja atenuación de la señal, se emplean ampliamente en televisión de alta definición (HDTV), redes de telecomunicaciones, centros de datos, sistemas de imagen médica y quirúrgica (como endoscopía) y aplicaciones aeroespaciales.

Cable Coaxial:

Los cables coaxiales se utilizan principalmente para transmitir señales de radiofrecuencia (RF). Se encuentran comúnmente en sistemas de distribución de televisión por cable (CATV), conexiones de internet de banda ancha (por ejemplo, módems por cable), redes telefónicas y diversos sistemas de comunicación por radio, incluyendo alimentadores de antenas y equipos de red.

Conclusión

Tanto la fibra óptica como el cable coaxial sirven como medios guiados esenciales para la transmisión de señales, pero difieren fundamentalmente en el tipo de señal que transportan: las fibras ópticas transmiten señales de luz, mientras que los cables coaxiales llevan señales eléctricas. Estas diferencias conducen a características de rendimiento distintas, lo que hace que cada uno sea adecuado para aplicaciones específicas. Como resultado, se emplean en roles complementarios, más que intercambiables, en los sistemas modernos de comunicación y electrónica.