Os princípios dos cabos de fibra óptica envolvem a transmissão de sinais de luz através de fios finos e flexíveis de vidro ou plástico para transmitir grandes quantidades de dados por longas distâncias. Aqui estão alguns princípios fundamentais que regem a operação de cabos de fibra óptica:
Reflexão interna total: - O princípio fundamental por trás da comunicação por fibra óptica é a reflexão interna total. Quando a luz viaja de um meio mais denso (como vidro ou plástico) para um meio menos denso (como o ar), ela sofre reflexão se atingir a fronteira entre os dois meios em um ângulo maior que o ângulo crítico.
- Nas fibras ópticas, o sinal de luz é guiado através do núcleo por múltiplas reflexões internas totais na interface núcleo-revestimento. O revestimento é um material que envolve o núcleo com menor índice de refração, garantindo que a luz permaneça confinada dentro do núcleo.
Índice de refração: - O índice de refração é uma medida de quanta luz é desviada ao passar de um meio para outro. O material do núcleo de uma fibra óptica tem um índice de refração mais alto que o do revestimento, o que faz com que a luz seja refletida de volta para o núcleo na interface núcleo-revestimento.
Dispersão: - Dispersão refere-se à propagação de sinais de luz à medida que se propagam através de uma fibra óptica. Diferentes comprimentos de onda de luz viajam em velocidades ligeiramente diferentes dentro da fibra, levando a um fenômeno chamado dispersão cromática. Além disso, diferentes modos de luz (isto é, caminhos percorridos pelos raios de luz) podem experimentar diferentes tempos de viagem, resultando em dispersão modal.
- A dispersão limita a largura de banda e a distância de transmissão dos cabos de fibra óptica e é um fator significativo considerado no projeto e na engenharia de sistemas de fibra óptica.
Atenuação: - Os cabos de fibra óptica sofrem perda de sinal devido a vários fatores, como impurezas, imperfeições de material e dispersão. Essa perda é chamada de atenuação e é medida em decibéis por quilômetro (dB/km).
- Para superar a atenuação e garantir uma transmissão de dados confiável, amplificadores ou repetidores ópticos são usados em intervalos regulares ao longo de links de fibra óptica estendidos para amplificar os sinais ópticos e compensar a perda de sinal.
Fibras monomodo e multimodo: - As fibras ópticas são categorizadas em dois tipos principais:fibras monomodo e fibras multimodo.
- As fibras monomodo têm um diâmetro de núcleo pequeno que permite a propagação de apenas um modo de luz, minimizando assim a dispersão modal e permitindo a transmissão de dados em alta velocidade em longas distâncias.
- As fibras multimodo têm diâmetros de núcleo maiores e podem suportar vários modos de propagação de luz. Eles são normalmente usados para distâncias mais curtas ou aplicações onde não são necessárias altas taxas de dados.
Janelas ópticas: - Os cabos de fibra óptica operam em faixas de comprimento de onda específicas conhecidas como janelas ópticas. Estas janelas correspondem a regiões de baixa atenuação e são cruciais na determinação das características de transmissão e desempenho dos sistemas de fibra óptica.
- As janelas ópticas comumente utilizadas são:
Primeira janela (banda O):1260 1360 nm
Segunda janela (banda E):1530 1565 nm
Terceira janela (banda S):1800 1900 nm
Quarta janela (banda C):1565 1625 nm
Quinta janela (banda L):1565 1625 nm
Ao compreender estes princípios, os cabos de fibra óptica revolucionaram as redes de comunicação e fornecem a base para a Internet de alta velocidade, transmissão de dados e diversas aplicações em telecomunicações, medicina e tecnologia de sensores.
