Fibra óptica: entenda como funciona

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Já parou para pensar na expansiva evolução tecnológica que temos presenciado nas últimas décadas? A era da internet discada acabou faz tempo e uma tecnologia inovadora surgiu, possibilitando a transmissão de dados em alta velocidade. Essa ferramenta essencial para os nossos dias é chamada de fibra óptica.

Hoje, podemos nos comunicar, assistir a vídeos e ouvir música de uma maneira inimaginável há alguns anos. Tudo isso com alto nível de desempenho, graças à capacidade humana de desenvolver técnicas e tecnologias inovadoras.

O tipo de fibra que estudaremos hoje está relacionado à alta performance da internet, além de ser o que há de mais avançado e inovador em termos de conectividade para a comodidade do consumidor.

Neste artigo, você aprenderá o que é essa tecnologia, como ela funciona e por que ela revolucionou a maneira como utilizamos a internet (fibra óptica). Amantes da engenharia de materiais e da ciência da computação vão adorar esta leitura!

O que é fibra óptica?

Basicamente, trata-se de um filamento de alta flexibilidade, transparente, fabricado por meio do vidro ou plástico extrudido. Ele serve como um ótimo condutor de luz, imagens, além de impulsos codificados.

Costuma ser produzido no diâmetro de alguns micrômetros, levemente mais espesso que um fio de cabelo humano. Essa fibra tem uma enorme importância para o sistema de comunicação de dados, pois não sofre com a interferência do eletromagnetismo.

No início, as fibras ópticas foram utilizadas para guiar transmissões de sinais óticos, mas que operavam em um distância limitada. Elas perdiam luz durante a transmissão, sofriam com o alto calor que lasers irradiavam, e apresentavam alguns problemas de emendas.

Entretanto, no decorrer da década de 70, aprimoraram-se significativamente as técnicas utilizadas para os processos ópticos. Com isso, foi possível monitorar as grandezas e as transmissões de informações a longa distância.

No Brasil, essa tecnologia foi introduzida apenas no ano de 1977, após realizações de pesquisas importantes, produzidas principalmente pela Unicamp.

Qual a constituição da fibra óptica?

Basicamente, esse material consiste em um núcleo central em formato cilíndrico, transparente e feito de vidro. No seu exterior, é envolvido por uma camada que apresenta um nível menor de refração, característica que possibilita a total transferência (ou reflexão) de luz no prolongamento do cabo.

Para resumir, essa tecnologia compõe-se de um material nuclear de maior refração, envolto por uma camada que apresenta menor índice desse fenômeno.

Existe ainda um revestimento feito de plástico, que serve para proteger seu interior contra danos externos.

Como funciona a fibra óptica?

Seu funcionamento ocorre pela luz transmitida que segue pelo sistema fibroso em um princípio único. Isso acontece independentemente do material utilizado ou a da sua aplicação.

O processo ocorre por um feixe luminoso lançado em uma das extremidade do filamento. Ele percorre toda a sua estrutura por meio de reflexões sucessivas, graças às característica ópticas do núcleo.

Como dito anteriormente, esse material apresenta duas estruturas básicas: núcleo e revestimento externo. No seu interior, acontece a reflexão da luz principal, mas sua transmissão dentro da fibra ocorre graças à diferença de refração entre o revestimento externo e o material nucleico.

Dessa maneira, o nível de refração maior sempre está relacionado ao centro do material, o que se alia ao ângulo de incidência do feixe luminoso, possibilitando que a reflexão total aconteça.

Resumindo, o reflexo de luz é mantido pelo sistema do núcleo, onde ocorre a reflexão total no seu interior. Esse processo possibilita que a fibra transmita ondas de luz de um lado ao outro.

Qual os diferenciais da fibra óptica?

Existem outras tecnologias, utilizadas na engenharia de software que também possibilitam a transmissão de dados, mas ocorrem diferenças acentuadas, na qualidade da transmissão, de um material para o outro.

Podemos citar, por exemplo, redes desenvolvidas por meio da fiação de cobre. Elas garantem conexões DSL comuns e oferecem velocidade de transmissão, em média, entre 768 Kb/s e 1.5 Mb/s.

Por sua vez, a internet de fibra óptica é melhor, possibilitando transmissões velozes, que vão desde 50 Mb/s até 100 Mb/s. Existem casos em que essa transferência de dados ocorre entre 1 Gb/s e 10 Gb/s.

luzes fibra óptica

O motivo por trás dessa enorme diferença está relacionado ao fato de que, ao refletir impulsos de luz no lugar de eletricidade, a fibra de sinais ópticos atinge frequências muito maiores do que os antiquados estímulos elétricos do cobre.

Esse fluxo de energia gerado pelo material em questão pode ser compreendido por maior quantidade de pulsos de luz em uma unidade de tempo, explicando dessa maneira a velocidade acentuada desse tipo de cabo.

Fibra óptica: vantagens

Você acabou de ler que esse material tem a capacidade de transmitir informações em um nível muito maior. Existem outros benefícios relacionados à utilização dessa tecnologia.

Confira agora a lista com algumas vantagens da fibra ótica:

  • redução da dimensão do material;
  • transmissão elevada de quantidade de informações;
  • imunização relacionada a interferências eletromagnéticas;
  • disponibilização elevada de matéria prima;
  • estabilização do sinal de transmissão;
  • facilitação do processo de instalação;
  • deterioração reduzida do material comparado ao cobre.

Apesar de todos esses benefícios, há alguns empecilhos e desvantagens quanto à utilização desse material:

  • elevado custo de implantação;
  • fragilidade dos cabos em revestimento de encapsulação;
  • dificuldade para ramificar redes;
  • inviabilidade da alimentação por repetidores remotos;
  • baixa padronização dos elementos ópticos.

Tipos de fibra óptica

Os cabos desse tipo, são produzidos em dois modelos distintos pelas indústrias. Para você ficar ainda mais por dentro do assunto, confira agora quais são eles:

Fibra óptica: monomodo

Esse modelo permite apenas um sinal de luz por filamento. Seu núcleo varia de 8 a 9 μm, com revestimento externo de 125 μm. Por isso, possui dimensões mais baixas do que as outras fibras.

Seu sistema de cabeamento estruturado tem um alcance limitado de 4 km. Ele apresenta uma banda passante maior, apresentando menor dispersão. O comprimento de ondas desse cabo varia de 1.310 até 1550 nm.

Para gerar o seu sinal, normalmente são utilizados lasers.

Fibra óptica: multimodo

Esse é o cabeamento primário mais comum em inter e intra edifícios. Seu núcleo varia de 50 a 62,5 μm, equivalente à milésima parte de um milímetro, e seu revestimento externo equivale a 125 μm. Seu diâmetro, relativamente grande, facilita que fontes luminosas de pouca precisão sejam acopladas aos conectores. Seu alcance é limitado por 2 km para cada cabeamento estruturado.

A óptica multimodo é bastante utilizada para distâncias menores, exatamente pelo preço e facilidade de implementação. No caso de estruturas de longa distância, ocorre muita perda de refração.

Fontes de LED, que têm baixa ocorrência luminosa, são ideais para esse tipo de cabo.

Foi muito bom aprender sobre fibra óptica, não acha? Você leu acerca de seu funcionamento, descobrindo que ela tem um núcleo e um revestimento externo. Viu que a refração da luz é processo importante para o bom funcionamento dessa estrutura. Descobriu as vantagens e desvantagens da utilização do cabo de fibra óptica e que nossa vida, principalmente no que se refere à utilização da internet, não seria a mesma sem ela.

Aproveite que terminou as suas anotações e continue a leitura com um resumo completo sobre Física.

Não deixe de estudar nos fins de semana, assim você sairá na frente dos outros alunos. Utilize seu tempo vago para fazer exercícios sobre óptica geométrica.

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