Fibras Ópticas

Historia

Em 1910, comprovaram a possibilidade de propagar radiação eletromagnética por cilindros dielétricos, estrutura mais rudimentar da fibra óptica. Devido à falta de tecnologias e materiais na época.O termo fibra óptica só veio a surgir em 1951, depois de uma longa espera por melhores tecnologias, quando o holandês Heel e os ingleses Kapany e Hopkins criaram algumas fibras de vidro com revestimento para guiar luz e imagens, equipamento chamado Fiberscope , utilizado na medicina.Embora na década de 60 já se previsse que a fibra era capaz de atingir baixas taxas de atenuação e embora as fibras ópticas tenham começado a substituir os cabos de metal nessa década, somente nos anos 70 elas puderam ser tratadas como opção para sistemas de telecomunicações.

Conceito

Fibras ópticas são fios que conduzem a potência luminosa injetada pelo emissor de luz, até o fotodetector. São estruturas transparentes, flexíveis, geralmente compostas por dois materiais dielétricos, tendo dimensões próximas a de um fio de cabelo humano.Há uma região central na fibra óptica, por onde a luz passa, que é chamada de núcleo. O núcleo pode ser composto por um fio de vidro especial ou polímero que pode ter apenas 125 micrômetros de diâmetro nas fibras mais comuns e dimensões ainda menores em fibras mais sofisticadas.Ao redor do núcleo está a casca, que é um material com índice de refração menor. É a diferença entre os índices de refração da casca e do núcleo que possibilita a reflexão total e a conseqüente manutenção do feixe luminoso no interior da fibra.Ao redor da casca, há uma capa feita de material plástico, como forma de proteger o interior contra danos mecânicos e contra intempéries.

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Toda fibra óptica tem como característica um ângulo de admissão ou de aceitação, que é o ângulo limite de incidência da luz, em relação ao eixo, para que esta penetre no cabo. Feixes de luz com ângulo superior ao de admissão não satisfazem as condições para a reflexão total e, portanto, não são conduzidos, esse ângulo limitante define um cone de aceitação de luz.

Conceito de modos de propagação

Os modos de propagação são soluções espaço temporais das equações de Maxwell para cada fibra, caracterizando configurações de campos elétricos e magnéticos que se repetem ao longo do cabo. Na prática, representam as diferentes possibilidades de propagação da luz pela fibra.

Os modos dependem do material, da geometria e do ângulo de incidência da luz na fibra. Existem condições limitadoras aos modos de propagação, isto é, condições a partir das quais uma propagação não pode existir.O número de modos aceitáveis numa fibra são dados a partir de um parâmetro calculado com as características da fibra, o chamado número V ou freqüência normalizada.

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Tipos de Fibras

A fibra óptica pode ser classificada como monomodo ou multimodo. A espécie multimodo divide-se em duas subespécies: índice degrau ou abrupto, e índice Gradual .Na fibra de índice degrau o índice de refração do núcleo é uniforme e completamente diferente do da casca. A refração, nesse caso, ocorre somente na interface entre o núcleo e a casca.Devido à disposição simples do perfil de índices e às suas dimensões relativamente grandes que facilitam sua conectividade e fabricação, esse sistema é o mais econômico e o mais fácil de ser construído.Desse tipo de fibra é sua grande capacidade de captar energia luminosa, que advém da relativamente alta abertura numérica desse tipo de fibra, o que permite a utilização de emissores mais baratos.

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Emissores e receptores ópticos 

Fontes luminosas,fibras ópticas jamais teriam ganhado a ênfase que ganharam se não houvesse um desenvolvimento grande em paralelo das fontes luminosas,e dos receptores luminosos .Estes dispositivos são ambos feitos com materiais semicondutores

Receptores luminosos,a função dos fotodetectores é absorver a luz transmitida pela fibra e convertê-la em corrente elétrica para processamento do receptor. O ideal dos fotodetectores tivessem o maior alcance possível, operando nos menores níveis possíveis de potência óptica, e convertendo em eletricidade com o mínimo de erros e de ruído.

Vantagens

•  Banda passante teoricamente enorme

•  Atenuação muito baixa

•  Imunidade a interferências eletromagnéticas e ruídos

•  Isolamento elétrico

•  Compacidade

•  Segurança

•  Baixo custo potencial

•  Possibilidade de ampliação da banda sem modificação da infraestrutura.

Desvantagens

•  Fragilidade das fibras ópticas ainda não encapsuladas

•  Dificuldade para conexão

•  Dificuldade para ramificações

•  Impossibilidade de alimentação remota

Referências

http://www.gta.ufrj.br/