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A fibra óptica é um pedaço de vidro ou de materiais poliméricos com capacidade de transmitir luz. Tal filamento pode apresentar diâmetros variáveis, dependendo da aplicação, indo desde diâmetros ínfimos, da ordem de micrômetros (mais finos que um fio de cabelo) até vários milímetros.
A fibra ótica foi inventada pelo físico indiano Narinder Singh Kapany. Dentre os diferentes métodos de fabricação de fibra ótica existentes, os mais conhecidos são MCVD, VAD e OVD.
Cientistas britânicos e norte-americanos anunciaram que conseguiram descobrir uma forma de incorporar componentes eletrônicos em fibras óticas, o que simplificará e acelerará as telecomunicações.
Ao invés de tentar fundir um chip com forma chata com uma fibra ótica com forma arredondada, os cientistas descobriram uma forma de criar as fibras já com seus próprios componentes eletrônicos integrados.
Para conseguir isso, os cientistas usaram técnicas químicas que fazem uso de alta pressão para depositar camada por camada dos materiais semicondutores em pequenos furos nas fibras óticas.
"O grande destaque aqui é que não precisamos do chip inteiro como parte do produto final. Nós conseguimos criar a junção – local ativo onde toda ação eletrônica acontece – direto na fibra", disse Dr. Pier Sazio, pesquisador sênior na Universidade de Southampton. "Outro detalhe é que embora o método convencional de fabricação de chips requer uma sala ultra-limpa e cara, nosso processo pode ser realizado com equipamentos mais simples e que custam bem menos".
A diferença entre a forma da fibra e a do chip não é o único problema com os métodos tradicionais, disse John Badding, professor de química na Penn State. "Outro desafio é o alinhamento das minúsculas peças. Uma fibra ótica é 10 vezes mais fina que o cabelo humano", disse ele. "Além disso, existem caminhos nos chips que servem para guiar a luz e são até 100 vezes mais finos que as fibras. Então imagine o desafio que seria alinhar isso".
Se for comercializado, este novo método para a criação das fibras óticas poderá melhorar drasticamente as redes de telecomunicações. Com um sinal de dados que não precisa deixar a fibra ótica, os sistemas podem ser mais rápidos, baratos e eficientes.
A transmissão da luz pela fibra segue um princípio único, independentemente do material usado ou da aplicação: é lançado um feixe de luz numa extremidade da fibra e, pelas características ópticas do meio (fibra), esse feixe percorre a fibra por meio de reflexões sucessivas. A fibra possui no mínimo duas camadas: o núcleo (filamento de vidro) e o revestimento (material eletricamente isolante). No núcleo, ocorre a transmissão da luz propriamente dita. A transmissão da luz dentro da fibra é possível graças a uma diferença de índice de refração entre o revestimento e o núcleo, sendo que o núcleo possui sempre um índice de refração mais elevado, característica que aliada ao ângulo de incidência do feixe de luz, possibilita o fenômeno da reflexão total.
As fibras ópticas são utilizadas como meio de transmissão de ondas eletromagnéticas, temos como exemplo a luz uma vez que é transparente e pode ser agrupada em cabos. Estas fibras são feitas de plástico e/ou de vidro. O vidro é mais utilizado porque absorve menos as ondas electromagnéticas. As ondas electromagnéticas mais utilizadas são as correspondentes à gama da luz.
O meio de transmissão por fibra ótica é chamado de "guiado", porque as ondas eletromagnéticas são "guiadas" na fibra, embora o meio transmita ondas omnidirecionais, contrariamente à transmissão "sem-fio", cujo meio é chamado de "não-guiado". Mesmo confinada a um meio físico, a luz transmitida pela fibra ótica proporciona o alcance de taxas de transmissão (velocidades) elevadíssimas, da ordem de dez elevado à nona potência a dez elevado à décima potência, de bits por segundo (cerca de 40Gbps), com baixa taxa de atenuação por quilômetro. Mas a velocidade de transmissão total possível ainda não foi alcançada pelas tecnologias existentes. Como a luz se propaga no interior de um meio físico, sofrendo ainda o fenômeno de reflexão, ela não consegue alcançar a velocidade de propagação no vácuo, que é de 300.000 km/segundo, sendo esta velocidade diminuída consideravelmente.
Cabos fibra ótica atravessam oceanos. Usar cabos para conectar dois continentes separados pelo oceano é um projecto monumental. É preciso instalar um cabo com milhares de quilómetros de extensão sob o mar, atravessando fossas e montanhas submarinas. Nos anos 80, tornou-se disponível, o primeiro cabo fibra ótica intercontinental desse tipo, instalado em 1988, e tinha capacidade para 40.000 conversas telefônicas simultâneas, usando tecnologia digital. Desde então, a capacidade dos cabos aumentou. Alguns cabos que atravessam o oceano Atlântico têm capacidade para 200 milhões de circuitos telefônicos.
Para transmitir dados pela fibra ótica, é necessário equipamentos especiais, que contém um componente fotoemissor, que pode ser um diodo emissor de luz (LED) ou um diodo laser. O fotoemissor converte sinais elétricos em pulsos de luz que representam os valores digitais binários (0 e 1). Tecnologias como WDM (CWDM e DWDM) fazem a multiplexação de várias comprimentos de onda em um único pulso de luz chegando a taxas de transmissão de 1,6 Terabits/s em um único par de fibras.
Vantagens
Em Virtude das suas características, as fibras óticas apresentam muitas vantagens sobre os sistemas eléctricos:
- Dimensões Reduzidas
- Capacidade para transportar grandes quantidades de informação ( Dezenas de milhares de conversações num par de Fibra);
- Atenuação muito baixa, que permite grandes espaçamentos entre repetidores, com distância entre repetidores superiores a algumas centenas de quilômetros.
- Imunidade às interferências eletromagnéticas;
- Matéria-prima muito abundante.
Desvantagens
- Custo ainda elevado de compra e manutenção;
- Fragilidade das fibras óticas sem encapsulamento;
- Dificuldade de conexões das fibras óticas;
- Acopladores tipo T com perdas muito grandes;
- Impossibilidade de alimentação remota de repetidores;
- Falta de padronização dos componentes ópticos.
Aplicações
Uma característica importante que torna a fibra ótica indispensável em muitas aplicações é o facto de não ser suscetível à interferência eletromagnética, pela razão de que não transmite pulsos elétricos, como ocorre com outros meios de transmissão que empregam os fios metálicos, como o cobre. Podemos encontrar aplicações do uso de fibra ótica na medicina (endoscopias por exemplo) como também em telecomunicações (principalmente internet) em substituição aos fios de cobre.
Tipos de fibras
As fibras óticas podem ser basicamente de dois modos:
- Monomodo:
- Permite o uso de apenas um sinal de luz pela fibra.
- Dimensões menores que os outros tipos de fibras.
- Maior banda passante por ter menor dispersão.
- Geralmente é usado laser como fonte de geração de sinal.
- Multimodo:
- Permite o uso de fontes luminosas de baixa ocorrência tais como LEDs (mais baratas).
- Diâmetros grandes facilitam o acoplamento de fontes luminosas e requerem pouca precisão nos conectores.
- Muito usado para curtas distâncias pelo preço e facilidade de implementação pois a longa distância tem muita perda.
