Una mirada al interior de cómo se fabrica el vidrio de fibra óptica

Es posible que nunca vea la fibra, pero juega un papel muy importante en su vida en línea. (Christopher Payne /)

La fibra óptica ayudó a llevar este artículo a cualquier dispositivo en el que lo esté leyendo. Las pequeñas hebras de vidrio ultraclaro juegan un papel crucial en casi todo lo que sucede en la web, desde la conexión de centros de datos masivos hasta la entrega El mandaloriano a su televisor. Y con el uso de banda ancha en más del 40 por ciento en algunas áreas durante la pandemia, esos tubos rápidos son más esenciales que nunca.

Este año, el descubrimiento que hizo posible todo este rápido intercambio de datos cumple 50 años. En 1970, un grupo de científicos que trabajaba en el fabricante de vidrio Corning ideó un método para fabricar vidrio de sílice puro, permitiendo señales: correos electrónicos, sitios web, Fortnite

sesiones — para atravesar las hebras de 125 micrones de espesor como pulsos de luz láser con una eficiencia sin precedentes. Los mensajes viajan largas distancias mucho más rápido y de manera más rentable que pings similares a través de cables de cobre, que sustentan los teléfonos fijos convencionales y las conexiones de cable.

Durante décadas, la misma fábrica de Wilmington, Carolina del Norte, ha producido la fibra. Los hilos que producen se agrupan en los cables que componen todo, desde los cables submarinos transatlánticos hasta el cable de Internet que llega a su hogar.

Los chorros de llamas aplican las partículas a las varillas giratorias. (Christopher Payne /)

Simplemente derretir arena, que es principalmente sílice, hará vidrio, pero esa sustancia arenosa no obtendrá el tipo de pureza óptica necesaria para hacer ping a la luz en todo el mundo. Entonces Corning fabrica su propia sílice pura. Para formar lo que se llama un “espacio en blanco”, es decir, la varilla que eventualmente se estirará en una hebra de fibra, los chorros de llamas explotan los elementos centrales de la fibra de los depósitos. Las partículas resultantes, conocidas como hollín, caen sobre varillas de cerámica giratorias y se acumulan como una bola de nieve. Una segunda capa con una composición química ligeramente diferente crea una barrera reflectante que evitará que los fotones se escapen cuando reboten por la tubería, que actúa como una guía de ondas. Corning llama a esta parte del proceso de fabricación la “disposición”.

Un horno une las partículas en una pieza sólida. (Christopher Payne /)

La varilla en blanco (suspendida a la izquierda) se parece más a una enorme barra de tiza que a un prístino trozo de vidrio. El hollín se ha adherido en capas, pero la estructura general es muy porosa y las moléculas no se han adherido completamente entre sí. Desde aquí, un mecanismo robótico sumergirá cada cilindro en un horno muy caliente durante varias horas para cocinar y aclarar.

[Left] Un espacio en blanco sin terminar entrando en el horno. [Right] Los espacios en blanco emergen limpios del horno. (Christopher Payne /)

Corning se refiere al proceso de cocción como consolidación. Mientras que el blanco que ingresa al horno a la izquierda parece turbio, el que emerge a la derecha es una masa sólida y clara. El calor une fuertemente las moléculas de sílice, lo que hace que el vidrio sea denso y libre de impurezas que puedan impedir su capacidad para transmitir luz. Corning quita la varilla de cerámica que se usó originalmente para recolectar el hollín y el agujero que deja atrás se cierra cuando el material se derrite. El resultado final tiene las mismas propiedades ópticas que una fina hebra de fibra, pero a una escala mucho mayor.

La fase de estirado derrite los espacios en blanco, que se alargan en hebras largas. [right] mientras viajan a través de la maquinaria [left]. (Christopher Payne /)

Para estirar los gruesos tubos de vidrio en hebras ultradelgadas, la maquinaria de la derecha calienta los cilindros a aproximadamente 2000 grados Celsius. (A modo de comparación, el vidrio de una ventana típica se derrite a unos míseros 600 grados centígrados.) Se forma una gota gruesa a medida que la sustancia se derrite y la gravedad empuja el sustrato hacia abajo varios pisos a través de un tubo mientras los sensores controlan su temperatura. En la parte inferior, una máquina (o, a veces, un ser humano) corta la gota para preparar la fibra para que se hile en bobinas.

Cada tipo de fibra está codificado por colores para una referencia simple. (Christopher Payne /)

El producto terminado se enfunda en polímeros de colores antes de que las máquinas lo enrollen en bobinas. Debido a que un cable de fibra óptica contiene docenas o incluso miles de hebras con propiedades que varían sutilmente y, por lo tanto, diferentes tolerancias para, por ejemplo, doblarse en un ángulo de 90 grados, los tonos brindan a los técnicos y fabricantes de cables un método visual simple para identificar cada tipo. . Un cable en su casa, por ejemplo, puede incluir 72 hilos, mientras que el que arroja datos a través del Atlántico podría tener más de 5,000.