Fibra óptica

Fibra óptica é um conjunto de filamentos de vidro, de plástico ou de sílica que transmitem dados de maneira mais eficiente que cabos metálicos.

Vista aproximada de fibras ópticas.
As fibras ópticas são frequentemente utilizadas na Medicina, na ciência e nas redes de telecomunicações.

  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

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.

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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.

Partes da fibra óptica.
Partes da 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.

 Propagação do feixe de luz no núcleo da fibra óptica.
 Propagação do feixe de luz no núcleo da fibra óptica.

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.  

Por: Pâmella Raphaella Melo

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