Cómo se fabrica la fibra óptica: preformas, estirado, revestimiento, prueba de resistencia

Una fibra de telecomunicaciones es un hilo de vidrio de 125 µm de diámetro, estirado a partir de una preforma del tamaño de un bate de béisbol a decenas de metros por segundo, recubierto en una fracción de segundo y sometido a una deformación del 1 % a lo largo de toda su longitud antes de venderse. La ruta de fabricación explica la mayoría de las cifras con las que se encuentra después un ingeniero: por qué el diámetro de campo modal se especifica a ±0,4 µm, por qué los empalmes entre fabricantes pierden un poco más, por qué la deformación de instalación se limita a una fracción de la prueba de tracción, por qué la fibra moderna es segura frente al hidrógeno y por qué las fibras de 200 µm necesitan ajustes distintos en la empalmadora. Esta página sigue el proceso desde los productos químicos en bruto hasta la bobina y termina con lo que eso significa en el campo.

Materiales

Material	Función
SiCl₄ (tetracloruro de silicio)	fuente de sílice ultrapura; se oxida o hidroliza en una llama o un horno hasta hollín de SiO₂
GeCl₄ → GeO₂	aumenta el índice de refracción: el dopante del núcleo en casi todas las fibras de telecomunicaciones; incrementa ligeramente la dispersión de Rayleigh
Flúor (SiF₄, C₂F₆, SF₆)	reduce el índice: revestimientos deprimidos, la trinchera de la fibra G.657 insensible a curvaturas, el revestimiento de las fibras de núcleo de sílice pura
POCl₃ → P₂O₅	reduce la viscosidad, se usa en revestimientos MCVD; hace el vidrio sensible al hidrógeno, una razón por la que las fibras antiguas envejecen mal
Al₂O₃, Er, Yb, Tm	fibras activas para amplificadores y láseres, añadidas mediante dopado en solución del hollín poroso
Cl₂ y He	secado y consolidación: el cloro elimina el OH hasta menos de 1 ppb (bajo pico de agua), el helio purga el cuerpo poroso
Acrilatos curables con UV	recubrimiento doble: una capa primaria blanda (módulo ~1 MPa) amortigua el vidrio, una capa secundaria dura (~1 GPa) lo protege
Tintas de color, matriz de cinta	identificación (12 colores) y ensamblaje de cintas

Procesos de preforma

Proceso	Cómo funciona	Quién lo usa	Puntos fuertes
MCVD (deposición química de vapor modificada, Bell Labs 1974)	los vapores fluyen dentro de un tubo de sílice giratorio calentado por un soplete externo; el hollín se deposita capa a capa (primero el revestimiento, luego el núcleo); el tubo se colapsa hasta formar una varilla sólida	la mayoría de los fabricantes, todos los fabricantes de fibra especial	flexible: fibras dopadas con erbio, de mantenimiento de polarización, compensadoras de dispersión; tamaño de preforma moderado
PCVD (CVD activada por plasma)	como el MCVD, pero un plasma de microondas sustituye al soplete; miles de capas muy finas	fabricantes de multimodo de índice gradual	perfiles de índice precisos: OM3/OM4/OM5
OVD (deposición de vapor externa)	el hollín de una llama se deposita sobre una varilla objetivo giratoria, primero las capas del núcleo; se retira la varilla, el cuerpo poroso se seca en Cl₂ y se sinteriza hasta vidrio transparente	producción de gran volumen de monomodo y multimodo	OH muy bajo, preformas grandes, núcleo y revestimiento en un solo proceso
VAD (deposición axial en fase de vapor)	el hollín crece en el extremo de una varilla giratoria que se tira hacia arriba; proceso continuo	producción de gran volumen de monomodo	preformas muy largas, OH bajo, alto rendimiento
Sobrerrevestimiento (RIC: varilla en cilindro; sobrerrevestido con hollín; enfundado)	la varilla del núcleo, que porta todo el perfil de índice, se rodea de sílice sintética barata: un cilindro fusionado durante el estirado, o hollín adicional	todos	el vidrio dopado, caro, es solo unos pocos por ciento del volumen

Una preforma terminada mide entre 100 y 200 mm de diámetro y de 1 a 3 m de longitud. Una preforma de 150 mm × 2 m se estira hasta unos 2 500–3 000 km de fibra de 125 µm; las mayores preformas modernas rinden más de 5 000 km.

Estirado

Paso	Qué ocurre	Cifras
Horno	la punta de la preforma se ablanda en un horno de inducción de grafito o circonia	1 900–2 100 °C
Estrechamiento y estirado	se tira un hilo desde la punta fundida; la velocidad determina el diámetro	20–40 m/s (1 200–2 500 m/min), las torres modernas más rápido
Control de diámetro	un calibre láser mide la fibra desnuda y retroalimenta la velocidad del cabrestante	125 ± 0,7 µm especificado, ±0,1 µm logrado
Enfriamiento	un tubo lleno de helio enfría el vidrio lo suficiente para recubrirlo	unos cientos de °C en menos de un metro
Recubrimiento primario	acrilato blando aplicado a través de una hilera presurizada, curado con lámparas UV	hasta ~190 µm
Recubrimiento secundario	acrilato duro, curado	245 ± 10 µm estándar; 200 ± 10 µm para cables de alta densidad
Torsión	la fibra se tuerce alternativamente en sentido horario y antihorario durante el estirado, mezclando los ejes de birrefringencia	coeficiente de PMD < 0,1 ps/√km en vez de 0,5–2 ps/√km en la fibra de la década de 1980
Cabrestante y bobinado	bobinado con tensión controlada en carretes	25–50 km por carrete; las torres miden 20–40 m de altura

El coloreado añade una capa de tinta (o un secundario coloreado); las cintas unen entre 4 y 12 fibras coloreadas en una matriz, y las cintas enrollables las unen de forma intermitente para poder enrollarlas dentro de un tubo.

Prueba de tracción y aseguramiento de la calidad

Prueba	Método (IEC 60793-1-xx)	Especificación para G.652.D
Prueba de tracción	cada metro pasa por una tensión de 0,69 GPa (100 kpsi, ≈ 1 % de deformación) durante ≥ 1 s (parte 1-30); fibras submarinas y especiales 1,38 GPa	cualquier defecto que rompería por debajo de esa tensión se rompe aquí, no en el terreno
Geometría	diámetro del revestimiento, no circularidad, concentricidad núcleo-revestimiento (parte 1-20)	125 ± 0,7 µm; ≤ 1 %; ≤ 0,6 µm: de esto depende la alineación de conectores y empalmes
Atenuación	método de corte (parte 1-40) a 1310/1550/1625 nm más un barrido espectral; OTDR en cada carrete para uniformidad y defectos puntuales	≤ 0,35 / 0,21 / 0,23 dB/km típico; defectos puntuales ≤ 0,05 dB
Diámetro de campo modal	barrido de campo lejano (parte 1-45)	9,2 ± 0,4 µm a 1310 nm
Longitud de onda de corte	parte 1-44	corte en cable ≤ 1 260 nm
Dispersión cromática	desplazamiento de fase (parte 1-42)	λ₀ = 1 300–1 324 nm, pendiente ≤ 0,092 ps/(nm²·km)
PMD	parte 1-48	valor de diseño de enlace ≤ 0,20 ps/√km
Pérdida por macrocurvatura	parte 1-47	≤ 0,1 dB para 100 vueltas con radio de 30 mm (1625 nm)
Recubrimiento	fuerza de pelado 1,3–8,9 N (parte 1-32), geometría del recubrimiento, curvatura residual	pelado consistente en campo
Envejecimiento por hidrógeno	IEC 60793-2-50	incremento ≤ 0,01 dB/km tras la exposición: la fibra moderna es segura frente al hidrógeno

Cada carrete se envía con una hoja de datos de valores medidos. Los fabricantes de cable conservan la correspondencia carrete → cable → número de fibra; pida esas hojas de datos de fibra durante la recepción, son la primera línea base de su planta (Documentación y etiquetado).

Fibras especiales y qué cambia en su fabricación

Fibra	Diferencia de fabricación	Uso
G.657 insensible a curvaturas	un anillo de trinchera dopado con flúor depositado alrededor del núcleo (MCVD/PCVD u OVD)	FTTH, paneles de alta densidad, cables de 200 µm
Multimodo de índice gradual OM3–OM5	miles de capas con un perfil de índice parabólico (α ≈ 2); el retardo diferencial de modo se mide en cada preforma	enlaces VCSEL de corto alcance
Dopada con erbio (EDF)	hollín poroso del núcleo empapado en solución de Er/Al antes de sinterizar; longitudes cortas (metros) por amplificador	EDFA
De mantenimiento de polarización (PANDA, bow-tie)	orificios perforados en la preforma en los que se insertan varillas de tensión dopadas con boro, o regiones de tensión conformadas	internamente en transceptores coherentes, sensores, combinadores de bombeo
Compensadora de dispersión (DCF)	núcleo pequeño con un salto de índice alto que da una dispersión negativa grande	compensación heredada de 10G/40G
G.654 de núcleo de sílice pura	núcleo sin dopar, revestimiento dopado con flúor; variantes de área efectiva grande (G.654.E)	submarina y coherente de largo alcance: 0,15–0,17 dB/km
De núcleo hueco (NANF y afines)	apilado y estirado de capilares de sílice que forman un núcleo de aire; la luz viaja 1,46 veces más rápido y casi sin no linealidad	enlaces críticos en latencia, investigación; se han reportado pérdidas por debajo de 0,2 dB/km en la década de 2020
Multinúcleo	de 4 a 7 núcleos en un revestimiento de 125–200 µm, estirados a partir de una preforma apilada	multiplexación por división espacial, sistemas submarinos desde la década de 2020
Resistente a la radiación	núcleo y revestimiento dopados con flúor, sin germanio	nuclear, espacio, aceleradores
Recubierta de carbono o metal	capa hermética de carbono aplicada en la torre de estirado antes del acrilato	petróleo y gas, entornos ricos en hidrógeno y de alta temperatura

Por qué le importa a un ingeniero de red

Hecho de fabricación	Consecuencia en el campo
MFD especificado a ±0,4 µm	los empalmes entre fibras de distintos fabricantes o épocas pueden perder 0,02–0,05 dB más; ganancias y pérdidas aparentes en el OTDR (Empalme y terminación)
Prueba de tracción al 1 % de deformación	la deformación instalada a largo plazo se limita al 20 % de la prueba (0,2 %), la de instalación al 60 % (Fiabilidad y envejecimiento)
Concentricidad ≤ 0,6 µm	la pérdida del conector está dominada por la férula y el pulido, no por el vidrio
Torsión desde finales de la década de 1990	100G coherente funciona en cualquier fibra fabricada después de 2000 aproximadamente; la fibra anterior a 1995 necesita una prueba de PMD (Caracterización de la fibra)
Secado de bajo OH	el pico de agua de 1383 nm desaparece: la banda E de CWDM y la monitorización a 1625/1650 nm son utilizables (Atenuación y ventanas)
Recubrimiento de 200 µm	cables más pequeños, pero los soportes, los ajustes de la peladora y las pinzas de la cortadora deben coincidir; el empalme mixto de 200/250 µm necesita los soportes adecuados
Atenuación en cable > atenuación de fibra	diseñar con el valor en cable de la hoja de datos del cable, no con el valor de la fibra (Construcción del cable)
Cintas	empalmadoras de fusión masiva, 12 fibras por empalme; identificación por posición en la cinta

En CodingBox

Un transceptor no sabe nada sobre cómo se fabricó la fibra, pero sus longitudes nominales para SMF, OM3 y OM4 asumen fibra fabricada con estas tolerancias: G.652.D o el grado OM indicado. CodingBox muestra esos campos de longitud; en fibra poco habitual (G.654, G.653, núcleo hueco) las distancias nominales no se aplican y el presupuesto del enlace debe construirse a partir de la hoja de datos propia de la fibra (Check transceiver, Tipos de fibra).

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