Fibra optica

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  • Publicado : 6 de fevereiro de 2013
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Introdução

Os cabos de fibra óptica utilizam o fenômeno da refração interna total para transmitir feixes de luz a longas distâncias. Um núcleo de vidro muito fino, feito de sílica com alto grau de pureza é envolvido por uma camada (também de sílica) com índice de refração mais baixo, chamada de cladding, o que faz com que a luz transmitida pelo núcleo de fibra seja refletida pelas paredesinternas do cabo. Com isso, apesar de ser transparente, a fibra é capaz de conduzir a luz por longas distâncias, com um índice de perda muito pequeno. Na área dos Sistemas de Telecomunicações, a fibra óptica possui um campo bem vasto de estudo. Por isto o estudo de conceitos básicos de ótica é usado tanto em fibras como em feixes ópticos. O sistema óptico é parte óptica e parte eletrônica. Oentendimento de segmentos óptico, eletrônico e de comunicações vem a ser, então, importante para o estudo de estruturas ópticas.


Como os fios de fibra são muito finos, é possível incluir um grande volume deles em um cabo de tamanho modesto, o que é uma grande vantagem sobre os fios de cobre. Como a capacidade de transmissão de cada fio de fibra é bem maior que a de cada fio de cobre e eles precisamde um volume muito menor de circuitos de apoio, como repetidores, usar fibra em links de longa distância acaba saindo mais barato. Outra vantagem é que os cabos de fibra são imunes a interferência eletromagnética, já que transmitem luz e não sinais elétricos, o que permite que sejam usados mesmo em ambientes onde o uso de fios de cobre é problemático.





Desenvolvimento e conceitosToma-se o Índice Refrativo (n) com a mais importante medida óptica para os materiais transparentes, que é descrito como sendo uma razão entre a velocidade da luz no vácuo e a velocidade da luz no meio. O índice refrativo será sempre menor que 1, quando medimos a velocidade da luz no material que é sempre menor que a velocidade da luz no vácuo.
A transmissão de um raio de luz diretamente em linhas demateriais ópticos surgem determinadas situações em seu interior. Existe uma distorção da luz quando esta passa do ar para o vidro. Esta distorção depende fundamentalmente do índice de refração, em que surge um ângulo no qual a luz alcança a outra superfície. Os ângulos de incidência e refração são medidos não do plano da superfície, mas da linha norma, isto é, perpendicular à face. A relação éconhecida como Lei de Snell < ni sin I = nr sin R > onde ni e nr são os índices de refração do meio incidente e do meio refrativo, I e R são os ângulos de incidência e de refração.

Lei de Snell
A Lei de Snell indica que a refração não pode tomar lugar quando o ângulo de incidência é muito grande. Se ele exceder um valor crítico, que denominamos de ângulo crítico, em que o seno do ângulo derefração se igualaria a ele, a luz não pode caminhar no vidro.
O fenômeno de reflexão interna total, que sustenta e mantém a luz confinada na fibra óptica, é explicada da seguinte forma: a reflexão interna deve ser proporcionada com toda a energia, fazendo com que os raios de luz saltem para o interior da fibra, obedecendo à Lei de Snell.
A dispersão é a principal responsável pela limitação da largura debanda do sinal transmitido. Esta dispersão tem causa em sinais digitais (mais comuns em fibras ópticas), um alargamento temporal do sinal óptico, o que resulta na superposição de diversos pulsos do sinal.
A dispersão é um efeito em que os modos geradores de uma frente de onda de luz são separados quando trafegam pela fibra óptica, o que ocasiona a chegada delas à outra extremidade espalhadas emrelação ao tempo.
Em todas as fibras está presente a dispersão material, intramodal ou cromática, porque é decorrente da dependência do índice de refração do material da fibra com relação ao comprimento de onda. Com somente uma fonte de luz (monocromática - uma cor somente) não existe dispersão cromática - o que torna essa fonte, que gera uma luz mais pura e com menor largura espectral,...
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