Fibra Óptica: A Revolução na Transmissão de Dados
Quais as vantagens, características e aplicações das fibras ópticas?
As vantagens que os sistemas ópticos apresentam em relação aos sistemas via rádio e ou cabos de cobre, são:
- Eficiência de espaço,
- Facilidade de fabricação de cabos,
- Facilidade de instalação,
- Ampla capacidade de transmissão,
- Longo espaçamento entre repetidoras e
- Imunidade total as interferências seja eletromagnéticas ou não.
Devido ao fato de ser um dielétrico, a fibra óptica apresenta excelentes características particulares como:
- Dimensões reduzidas,
- Peso leve,
- Imunidade a ruído (baixa diafonia),
- Larga banda passante,
- Baixa perda,
- Flexibilidade e
- Sigilo.
Esta última característica é evidente pois é impossível, desviar os sinais ópticos sem que seja danificado o sistema.
Um outro problema que não pode ser esquecido é os constantes furtos de fio de cobre, pois como a fibra é feita de vidro, não possui valor comercial, e assim nenhum ladrão vira-se tentado a roubar cabos de fibra óptica.
Outro fator que contribui para o alavancamento da fibra óptica se dá nas melhorias da tecnologia do processo de fabricação, aliado ao aumento de seu consumo, fazendo com que o preço caia vertiginosamente, o mesmo não acontece com o cobre devido a sua escassez.
As aplicações da fibra são as mais diversas possíveis, como:
- Troncos,
- Linhas de assinantes,
- Os cabos submarinos,
- Transmissão à longas distâncias,
- Controle de aviões,
- Instrumentação,
- Conexão entre computador e periféricos,
- Comunicação por cabo para redes ferroviárias,
- Comunicação para redes elétricas e
- Televisão à cabo.
Estrutura e tipos de fibras
Uma fibra óptica consiste num capilar formado por dois metais cristalinos e homogêneos, (vide figura 1).
O material do centro da fibra é denominado núcleo e o colocado na parte externa é denominada casca.
Esta casca possui um índice de refração menor que o núcleo para que ocorra o fenômeno de reflexão total e consequentemente, a propagação da luz.
Sendo assim, se tivermos um “sanduíche” de meios com índices de refração diferentes, sendo o meio interno o de índice de refração maior, podemos ter um raio luminoso que se propague ao longo do meio interno, desde que o seu ângulo de incidência na fronteira entre os meios seja maior que “ALFA”, (vide figura 2).
O que define um tipo de fibra é seu índice de refração. Assim temos fibras:
- Multimodo de índice de grau,
- Multimodo de índice gradual e
- Multimodo de índice monomodo.
As fibras de multimodo de índice de grau, tem o núcleo homogêneo e a casca com índice de refração bem menor para que ocorra o fenômeno da refração total, (vide figura 3).
Estas fibras possuem baixa capacidade de transmissão, sua atenuação é alta, da ordem de 5dB/Km, e sua utilização mais comum é na transmissão de dados em distâncias curtas.
Nesta fibra , a luz incidente pode seguir diversas trajetórias, o que ocasiona um estreitamento da banda passante (cerca de 20MHz).
As fibras multimodo de índice gradual têm o núcleo cujo o índice de refração varia gradualmente da periférica para o centro, (vide figura 4).
Esta variação gradual, possibilita o alargamento da banda da faixa passante na faixa de 200MHz a 1GHz, e seu emprego se dá principalmente em telecomunicações.
E por último as fibras monomodo possuem o núcleo homogêneo e de diâmetro reduzido para assegurar que apenas o modo de menor ordem se propague no interior da fibra, (vide figura 5).
A sua atenuação é similar ao da fibra de índice gradual e, sua característica principal é transmitir, a propagação de um só modo. Graças a esta característica, este tipo de fibra possui uma alta capacidade de transmissões à longas distâncias.
Sistema de transmissão utilizando rádio e fibras ópticas, utilizado em ferrovias
O uso crescente pelas rodovias americanas e brasileira, se dá devido a alta confiabilidade, atingida com as fibras ópticas, algo que é essencial.
Devido a suas facilidades já citadas como: peso e diâmetro inferior se comparado aos fios de cobre, sua instalação, manuseio e manutenção se torna simplificada.
Este tipo de sistemas utiliza rede de transmissão do tipo: 1+1″, com excelente confiabilidade, (vide figura 6).
Neste sistema, ainda há o sistema de rádio como antigamente, mas agora é tido como sistema reserva ou auxiliar, já que as fibras compõem o sistema principal.
Quando um deles deixar de funcionar, o outro entra em ação, evitando a perda de comunicação, daí o seu nome “1+1”.
Um outro sistema mais moderno é o que utiliza satélites e transceptores de microondas, (vide figura 7).
Com a utilização do rádio de microondas utilizando satélites, torna o sistema altamente confiável, sendo irrisória a possibilidade da perda de comunicação.
