Francisco Ramos Pascual. Profesor Titular de la Universidad Politécnica de Valencia.
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Las fibras ópticas han jugado un papel clave en el desarrollo de las actuales redes de comunicaciones. Nadie discute sus excelentes propiedades para la transmisión de datos a altas velocidades y largas distancias. A su vez, las exigencias cada vez mayores que se le imponen a las fibras han propiciado la aparición de determinados estándares y requisitos de fabricación que han dado lugar a múltiples clases de fibra. De este modo, los principales fabricantes cuentan en su catálogo con fibras de dispersión desplazada, fibras compensadoras de dispersión, fibras de bajas pérdidas, etc.

Es evidente que los enlaces de comunicaciones ópticas han sido un importante motor para la investigación y el desarrollo de nuevos tipos de fibras de mejores prestaciones, desde el punto de vista de la atenuación, la dispersión cromática, los efectos no lineales o la dispersión de polarización. Sin embargo, no debemos obviar que existen multitud de aplicaciones adicionales que también se benefician del uso de fibras ópticas.
Y en estos campos las propiedades anteriores no son esenciales, sino que más bien se requieren otro tipo de especificaciones. En concreto, algunos ejemplos de aplicaciones son: aplicaciones médicas (biomedicina, cirugía), aplicaciones militares o aeronáuticas (sensores), aplicaciones industriales (corte de materiales), aplicaciones civiles, etc. A continuación describiremos algunas de las fibras que se utilizan para este tipo de aplicaciones. Fibras para aplicaciones médicas
Hace unos años se desarrolló en el Massachusetts Institute of Technology un innovador tipo de fibra basada en el empleo de espejos dieléctricos de bajas pérdidas. A diferencia de otros reflectores dieléctricos, en este caso se utilizó una estructura fotónica de banda prohibida caracterizada por una alta reflectividad para cualquier ángulo de incidencia y un gran margen de longitudes de onda. El reflector consistía en alternar capas concéntricas de materiales de distinto índice de refracción, obteniéndose una fibra adecuada para la transmisión de radiación infrarroja proveniente de láseres de CO2. Este tipo de láseres se utilizan ampliamente en cirugía y tratamientos dermatológicos, pues presentan características muy adecuadas para el corte de tejidos. Sin embargo, la aplicación del haz láser al paciente requiere de un brazo articulado de gran tamaño. Gracias a estas fibras, es posible el uso de un endoscopio flexible, permitiendo la aplicación de tratamientos quirúrgicos mínimamente invasivos. Adicionalmente, la disponibilidad de fibras para longitudes de onda más cortas ha permitido que otros láseres (como por ejemplo Nd:YAG en odontología) se incorporen al campo de la medicina.Sensores de fibra
La utilización de fibras ópticas como sensores se remonta a hace más de treinta años. De hecho, las primeras patentes son incluso anteriores a la propuesta de Kao y Hockham de utilizar las fibras como medio de transmisión de datos. El funcionamiento de los sensores en fibra óptica se suele basar en técnicas interferométricas. En concreto, se utilizan un par de fibras. Una de ellas se usa para realizar la medida, mientras que la otra sirve como referencia. Los haces de luz viajan por ambas fibras, reflejándose al final de las mismas y volviendo al punto de origen donde se combinan. Este proceso produce un patrón de interferencia, el cual depende de la diferencia de caminos recorridos por ambos haces. A partir de esta diferencia de distancias se puede determinar el valor de la magnitud medida. Por ejemplo, este tipo de sensores se ha utilizado con éxito para medir torsiones en alas de aviones o detectar movimientos en grandes obras civiles como puentes o presas. También se ha propuesto el uso de giróscopos basados en un anillo de fibra (interferómetro de Sagnac) en aplicaciones civiles, geofísicas y aeronáuticas. En estos casos, se detectan los movimientos de rotación del giróscopo de forma similar a como haría un equipo de navegación GPS.
Igualmente, también es bastante habitual utilizar redes de difracción en fibra para detectar torsiones y cambios de temperatura. O incluso el empleo de reflectómetros ópticos en el dominio temporal (OTDR). Con estos últimos se pueden detectar aumentos de carga o de presión en amarres mediante el empleo de reflectores parciales equiespaciados. Como ejemplo, esto último se ha utilizado con éxito en el caso de plataformas petrolíferas en el golfo de Méjico. En general, los sensores de fibra se utilizan para medir gran variedad de magnitudes físicas, químicas y biológicas.

Fibras con cubiertas especiales
En determinadas aplicaciones, la fibra necesita tenderse en entornos hostiles. Entre otros factores, la fibra debe soportar humedad, altas temperaturas, presiones o torsiones extremas, etc. Para alargar su tiempo de vida, las fibras se fabrican con una serie de cubiertas especiales. Un ejemplo de ello es la fibra con cubierta de poliamida, la cual asegura una protección hermética y un amplio margen de temperaturas de funcionamiento (-65 a +300 ºC). Además, la mayoría de las roturas de fibra se producen como consecuencia de fisuras microscópicas en la superficie de la fibra, las cuales se acrecentan con el tiempo debido a los efectos destructivos del vapor de agua. En estos casos, una cubierta adicional de carbón proporciona una mayor seguridad.
Por último, existe también la posibilidad de fabricar fibras con cubierta metálica que pueden soportar temperaturas de hasta 400-600 ºC empleando aleaciones de cobre-níquel o aluminio. Como ventaja adicional, este tipo de fibras son resistentes a las radiaciones. Mención especial tiene este hecho, pues la empresa Fujikura también ha fabricado un nuevo tipo de fibra resistente a radiaciones con el fin de utilizarse próximamente en el mayor acelerador de partículas del mundo: el Large Hadron Collider (LHC) del CERN. La dosis total que puede recibir es de 100 kGy, el equivalente a 1.000 millones de rayos X de un mamógrafo. De todos modos, se ha probado con dosis mayores (1,4 MGy), observándose un aumento de la atenuación de tan sólo 0,03 dB/m. La fibra se basa en un núcleo de sílice puro y una cubierta dopada con fluorina.
Mercado en continua expansión
En definitiva, se puede decir que existe un importante mercado de fibras especiales en continua expansión. Con un volumen aproximado de 150 millones de euros en 2000, los analistas predicen que éste aumentará por encima de los 3.000 millones de euros en 2010. En este artículo se han presentado algunos ejemplos, pero el lector interesado podrá encontrar muchas más aplicaciones. Entre ellas, podemos enumerar: fibras especiales para la transmisión de haces de luz visible, para el guiado de láseres de alta potencia, para la construcción de amplificadores ópticos (fibras dopadas con erbio, fibras dopadas con erbio-iterbio), fibras fotosensibles, fibras de terminación, etc.