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As fibras
óticas são filamentos flexíveis fabricados em materiais transparentes
como fibras de vidro ou plástico e que são utilizadas como meio de propagação
da luz. As fibras ópticas são geralmente muito
finas, com apenas alguns micrômetros de espessura (10-6 m),
mas podem ter vários quilômetros de comprimento. Fibras ópticas têm diversas
aplicações, sendo a transmissão de dados uma das mais comuns.
Física
da fibra óptica
As fibras ópticas são constituídas por núcleo, casca e capa protetora.
As
fibras ópticas são formadas por um núcleo transparente de alto índice de refração revestido por camadas
plásticas transparentes cujos índices de refração são mais baixos que os do
núcleo. O fenômeno físico que permite a utilização das fibras ópticas é a reflexão interna total da
luz.
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Para
que ocorra a sua reflexão interna total, a luz é emitida para o
interior do núcleo da fibra óptica em um ângulo mínimo de incidência,
chamado de ângulo limite (também chamado de ângulo
crítico), medido em relação à interface entre o núcleo e seu revestimento. Tal
ângulo permite que a luz sofra sucessivas reflexões internas no interior da
fibra óptica sem que ela escape de lá.
Dessa
forma, a luz pode ser propagada por longas distâncias, com perdas mínimas em
sua intensidade, além de acompanhar o formato em que os cabos de
fibra óptica estão dispostos.
As
fibras ópticas também podem propagar mais de uma cor, ou comprimento de onda, em seu interior. Esse processo, chamado
de multiplexação, permite que mais informações sejam transmitidas
simultaneamente ao longo de uma única fibra óptica, como os dados de internet,
telefone e televisão, algo que não pode ser feito nos cabos convencionais, como
aqueles feitos de cobre, largamente utilizados para transferência de dados.
Ao serem emitidos diferentes comprimentos de onda no interior de uma fibra óptica, as cores tendem a se misturar, formando assim um feixe branco, em razão da síntese aditiva das cores. Dessa forma, nos terminais desse tipo de cabo óptico, utiliza-se uma espécie de prisma capaz de dispersar a luz, separando as diferentes cores e exibindo, assim, o seu espectro discreto, característico de cada comprimento de onda
Veja também: O que é refração?
Para
que serve
O
endoscópio é utilizado para obter imagens do interior da garganta.
Confira alguns dos principais usos das
fibras ópticas:
·
Transmissão de dados: As fibras
ópticas podem ser usadas para transmitir dados de internet, telefone,
televisão, redes, rádio etc.
·
Obtenção de imagens: As fibras
ópticas podem ser usadas para obter imagens de lugares de difícil acesso, uma
vez que a luz pode ser refletida em seu interior por grandes distâncias.
·
Sensores: Por meio das fibras ópticas, é possível construir
uma grande variedade de sensores capazes de variações sensíveis de temperatura,
pequenas deformações em sólidos, frequências de luz, polarização da luz etc.
Vantagens e desvantagens
A
luz consegue ser propagada no interior das fibras ópticas graças às
propriedades ópticas do seu núcleo.
→
Vantagens
·
Velocidade de transmissão: A maior
parte dos cabos de fibra óptica usados no mundo é capaz de transmitir 40 Gbit/s
(Gigabits por segundo – 109 bits/s), entretanto, atualmente
existem tecnologias que são capazes de transferir até 1 Pbit/s (Petabit por
segundo – 1015 bits/s).
·
Resistência a
interferências eletromagnéticas:
Os cabos de fibra óptica são feitos de materiais dielétricos, e a propagação da
luz no interior desses materiais não sofre interferência por ondas
eletromagnéticas externas.
·
Baixa atenuação de sinal:
Diferentemente dos cabos condutores, as fibras ópticas conseguem transmitir
informações com pequenas perdas: cerca de 0,2 dB/km (0,2 decibels – unidade de
intensidade da energia carregada pela onda).
·
Custo: Os cabos de fibra óptica são mais baratos que
os cabos condutores de cobre.
· Vida útil: Esse tipo de cabos tem uma vida útil muito longa, estimada em mais de 100 anos de uso contínuo.
·
Espaço: Em razão da sua taxa de transferência de dados,
os cabos de fibra óptica ocupam espaços muito menores do que os cabos
convencionais.
→
Desvantagens
·
Aplicação: Os cabos de fibra óptica são subterrâneos ou
sempre conectados ao chão.
·
Fragilidade: Os cabos de fibra óptica são sensíveis e podem se
romper mais facilmente que os cabos de cobre, além disso, não são tão maleáveis
quanto cabos metálicos.
·
Distâncias: Apesar de absorverem pouca luz, os cabos de
fibra óptica que cobrem grandes distâncias, como aqueles que são submarinos,
precisam de muitos repetidores de sinais para reforçar as perdas da intensidade
da luz.
Velocidade
da fibra óptica
A maior parte dos cabos de fibra óptica utilizados atualmente tem capacidades de transmissão entre 10 e 40 Gbits/s. No entanto, existem diversas aplicações em que são necessárias maiores taxas de transferências, por isso, algumas companhias de telecomunicação já desenvolveram cabos com mais de 7000 km de comprimento, capazes de transmitir até 15,5 Tbits/s (Terabits/s – 1015 bits/s). Estima-se que cabos de fibra óptica desse tipo sejam capazes de sustentar até 3.000.000 de chamadas telefônicas simultâneas ou até 90.000 canais de televisão.
As
fibras ópticas podem ser usadas para a transmissão de internet.
Como
é feita a fibra óptica?
O
material mais comum para a construção das fibras ópticas é a sílica, nome
popular do óxido de silício (SiO2).
No entanto, de acordo com a aplicação desejada, outros materiais podem ser
empregados em sua construção, como vidros derivados do flúor e alguns elementos
da família dos calcogênios, como o enxofre.
Por Me. Rafael Helerbrock
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