As fibras ópticas

by GREGO^®

Fibras ópticas são fios longos e finos de vidro muito puro, com o diâmetro aproximado de um fio de cabelo humano, dispostas em feixes chamados cabos ópticos e usadas para transmitir sinais de luz ao longo de grandes distâncias.

As fibras monomodo possuem núcleos pequenos (cerca de 9 micrometros, ou seja, 9 milésimos de milímetro de diâmetro) e transmitem luz laser infravermelha (comprimento de onda de 1.300 a 1.550 nanometros).

As fibras multimodo possuem núcleos maiores (cerca de 62,5 milésimos de milímetro de diâmetro) e transmitem luz infravermelha (comprimento de onda = 850 a 1.300 nm) proveniente de diodos emissores de luz (LEDs).

Algumas fibras ópticas podem ser feitas de plástico, possuem um núcleo grande (1 mm de diâmetro) e transmitem luz vermelha visível (comprimento de onda = 650 nm) proveniente de LEDs.

Quando a luz passa de um meio m₁ com um índice de refração para outro meio m₂ com um índice de refração mais baixo, ela se desvia ou refrata para longe da reta normal. Conforme o ângulo do feixe através de m₁ se torna maior em relação à linha normal, a luz refratada através de m₂ se desvia para longe da linha.

Em um ângulo particular (o ângulo limite), a luz refratada não penetrará em m₂, viajando ao longo da superfície entre os dois meios: sen L (seno do ângulo limite) = n₂/n₁, onde n₁ e n₂ são os índices de refração dos meios m₁ e m₂ – sendo que n₁ é maior do que n₂. Se o ângulo do feixe através de m₁ for maior do que o ângulo crítico, então o feixe refratado será refletido inteiramente de volta para m₁ (reflexão interna total), mesmo que m₂ seja transparente!

Em física, o ângulo crítico é descrito em relação à linha normal. Para as fibras ópticas, o ângulo crítico é descrito em relação ao eixo paralelo que corre pelo meio da fibra. Assim, o ângulo crítico da fibra óptica é igual a 90 graus menos o ângulo crítico (ou ângulo limite).

Em uma fibra óptica, a luz viaja através do núcleo de alto índice de refração, refletindo-se constantemente na interface, de menor índice de refração, porque o ângulo da luz é sempre maior do que o ângulo crítico. A luz se refletirá na interface, não importando o ângulo em que a fibra seja curvada, mesmo que seja um círculo completo.

Como a interface não absorve nenhuma luz do núcleo, a onda luminosa pode viajar grandes distâncias. Entretanto, uma parte do sinal luminoso se degrada dentro da fibra, principalmente em razão das impurezas contidas no vidro. A intensidade dessa degradação do sinal depende da pureza do vidro e do comprimento de onda da luz transmitida (por exemplo, 850 nm = 60 a 75 %/km; 1.300 nm = 50 a 60 %/km; para 1.550 nm, ela é maior do que 50 %/km). Algumas fibras ópticas de qualidade excepcional apresentam uma degradação de sinal muito menor: menos de 10 % por km em 1.550 nm.

Adaptado de: http://hsw.uol.com.br/ (howstuffworks).