Fibra óptica

  As fibras ópticas são filamentos transparentes que funcionam por meio do fenômeno da reflexão interna total da luz, que ocasiona a propagação constante da luz no interior do núcleo da fibra, evitando perdas de sinal. Elas são capazes de transmitir dados e ondas eletromagnéticas rapidamente por longas distâncias, captar imagens em lugares com baixa luminosidade e obter informações a respeito das variações de temperatura, frequência e polarização da luz.

Leia também: Quais são os meios de propagação da luz?

Tópicos deste artigo

• 1 - Resumo sobre fibra óptica
• 2 - Qual a função da fibra óptica?
• 3 - Constituição da fibra óptica
• 4 - Como a fibra óptica funciona?
• 5 - Quais são as vantagens da fibra óptica?
• 6 - Quais são as desvantagens da fibra óptica?
• 7 - Velocidade da fibra óptica
• 8 - Como é a produção da fibra óptica?

Resumo sobre fibra óptica

• Fibra óptica é um conjunto de filamentos que transmite dados de maneira mais eficiente que cabos metálicos.

• As fibras ópticas são formadas por núcleo, casca e capa protetora.

• Para que a fibra óptica funcione, é indispensável a emissão do feixe de luz em seu núcleo com um ângulo crítico e que o núcleo da fibra apresente um índice de refração maior do que o índice de refração da casca.

• Algumas vantagens da fibra óptica incluem elevadas velocidades de transmissão de dados, alta resistência às interferências por ondas eletromagnéticas externas e às ações do tempo e baixo custo.

• Algumas desvantagens da fibra óptica incluem elevada sensibilidade do fio, indisponibilidade do serviço de fibra óptica em algumas regiões e necessidade de instalação subterrânea, submarina ou próxima ao chão.

• A velocidade de tranferência de dados pela fibra óptica geralmente varia de 10 a 40 Gigabits por segundo, conseguindo atingir até 1 Petabit por segundo.

• A fibra óptica pode ser feita de sílica pura, sílica dopada, plástico ou vidro.

Qual a função da fibra óptica?

As principais funções da fibra óptica são:

• transferência de dados de rede, internet, telefonia e rádio em altas velocidades;

• transmissão de ondas eletromagnéticas;

• captação de imagens em locais de baixa incidência de luz;

• obtenção de dados das variações de temperatura, frequência e polarização da luz por meio da sensibilidade de seus sensores.

Em razão dessas suas funções, a fibra óptica é utilizada nas áreas de Medicina, Física, Química, telecomunicações e até mesmo na fabricação de alguns artigos decorativos e de brinquedos.

Constituição da fibra óptica

A fibra óptica é constituida de três partes:

• Núcleo: região com elevado índice de refração onde ocorre a transmissão da luz.

• Casca: região que envolve o núcleo, protegendo-o de interferências. Ele apresenta índice de refração diferente do núcleo.

• Capa protetora: também chamada de revestimento primário, é a região que envolve a casca, ocasionando resistência mecânica para a fibra óptica.

Como a fibra óptica funciona?

A fibra óptica funciona por meio do princípio de reflexão interna total da luz, que faz com que a luz permaneça se propagando constantemente no interior do núcleo da fibra com o mínimo de perda de sinal.

Para que ocorra o fenômeno da reflexão interna total da luz na fibra óptica, é necessária a emissão do feixe de luz em seu núcleo com um ângulo crítico (um ângulo de incidência mínima que evita que a luz passe para o outro meio) e que o núcleo da fibra apresente um índice de refração maior do que o índice de refração da casca. Com isso, a luz sofrerá diversas reflexões no interior do núcleo sem passar para a casca da fibra óptica.

Quais são as vantagens da fibra óptica?

A fibra óptica apresenta diversas vantagens. Confira abaixo algumas delas:

• alta velocidade de transferência de dados, atingindo valores acima de 40 Gigabits por segundo;

• alta resistência às interferências por ondas eletromagnéticas externas, pois a propagação da luz no interior do material dielétrico que o constitui não sofre interferência eletromagnética;

• alta resistência às ações do tempo, devido ao seu material;

• alta durabilidade — sua vida útil é estimada em mais de 100 anos de uso constante;

• alta segurança de dados pelo consumidor, devido à dificuldade de roubo de dados por esse meio;

• baixa perda de informações durante a transmissão do sinal (em torno de 0,2 decibéis por quilômetro);

• baixo custo de manutenção, instalação e distribuição, comparando-se com cabos metálicos.

Quais são as desvantagens da fibra óptica?

Apesar de todas as vantagens apresentadas pela fibra óptica, ela também apresenta algumas desvantagens, como:

• alta sensibilidade dos fios, não tão flexíveis quanto os cabos metálicos, podendo ser facilmente quebrados;

• alta perda de dados nas conexões tipo T;

• indisponibilidade do serviço em algumas regiões, já que o cabeamento da fibra óptica não é tão acesssível como o cabeamento de cobre;

• necessidade de instalação subterrânea, submarina ou próxima ao chão;

• necessidade de repetidos de sinais, que servem para evitar as diminuições da intensidade da luz.

Velocidade da fibra óptica

A velocidade de transmissão de dados da fibra óptica é geralmente capaz de alcançar de 10 a 40 Gigabits por segundo (equivalente a \(10^9\)bits).

É importante destacar que em dezembro de 2021, os cientistas do Instituto Nacional de Tecnologia da Informação e Comunicação do Japão (NICT, em inglês) conseguiram, por meio de seus estudos, testar a máxima velocidade atingida pela fibra óptica, alcançando 1 Petabit por segundo (equivalente a \(\mathbf{10^{15}}\) bits).

Saiba também: Qual é a velocidade da luz?

Como é a produção da fibra óptica?

A fibra óptica é produzida de acordo com as necessidades do projeto. Por exemplo, nas redes de telecomunições, ela é produzida com sílica pura ou dopada. Já nos sistemas de iluminação e para pequenas distâncias, ela é produzida com vidro composto ou plástico, feito de materiais poliméricos.