Fibras Óticas

Introdução

Desde que foram desenvolvidas, as fibras ópticas representaram uma revolução na forma de

transmitir informações. A fibra óptica vem sendo utilizada para transmitir voz, televisão e sinais de dados por

ondas de luz, por meios de fios finos e flexíveis, constituídos de vidro ou plástico que, comparados com fios

metálicos, apresentam inúmeras vantagens.

Não é mais mera curiosidade de laboratórios de pesquisas. É, agora, uma importante tecnologia,

provada e aprovada, uma realidade reconhecida.

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. O entendimento de segmentos óptico, eletrônico e de comunicações

vem a ser, então, importante para o estudo de estruturas ópticas.

O objetivo deste artigo é apresentar vários conceitos relacionados com fibra óptica, ferramentas,

técnicas empregadas, novas tendências e expectativa de mercado. Como o tema pode ser tornar extenso,

vamos dividir este artigo em duas partes.Surgimento

Suas raízes são do século XIX, como um dispositivo denominado FOTOFEN que convertia,

utilizando a luz do sol e lentes montadas em transdutor que ao contato com o som virava, sinais de voz em

sinais ópticos.

Narinder Singh Kanpany, físico indiano, foi quem inventou a fibra óptica, que passou a ter aplicações

práticas na década de 60 com o advento da criação de fontes de Luz de estado sólido, como o raio laser e

led.

Ondas eletromagnéticas

As ondas eletromagnéticas, que são geradas pela aceleração de cargas elétricas, incluem a luz

visível, as ondas de rádio e as de radar, os raios gama, microondas e outras, que envolvem a propagação de

ondas de campos elétricos e magnéticos através do espaço, com velocidade de 300 000 000 m/s no vácuo. A

diferença entre as radiações em diferentes partes do espectro deste tipo citadas é uma quantidade que pode

ser medida em vários caminhos, como o comprimento de onda, a energia de um fóton ou a oscilação da

freqüência em um campo eletromagnético.

Cada medida possui sua própria unidade de medida, seja ela comprimento de onda, energia ou

freqüência. Internacionalmente, a mais usada é o comprimento de onda, sendo medido em unidades

métricas, micrométricas (10 elevado menos 6 m) e em manométricas (10 elevado menos 9 m). A freqüência é

medida em ciclos por segundo (cps) ou hertz (Hz).

Todas as medidas nos informam a mesma coisa, e existem equações que convertem estas medidas

em diferentes valores. Uma delas < C=lambida x f = 3 x 10elevado8 m/segundos > mede, por exemplo, a

velocidade da luz (c) em função de comprimento de onda (Lambida) e da freqüência (f). Se preferir utilizar o

fóton energia (E) para fibras, utilize a Lei de Plank < E = h x v > em que (H) é a constante de Plank e (v) a

freqüência. A mesma equação, agora em função do comprimento de onda, ficaria < E = 1,2406 / Lambida >.

Queremos observar do espectro de freqüência apenas uma pequena região denominada de região

óptica, em que as fibras ópticas trabalham. Esta região inclui uma luz visível para os olhos humanos com o

comprimento de onda que varia entre 400 e 700 nm, perto da região do infravermelho e do ultravioleta, que

possuem propriedades similares.

Toma-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 de materiais 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 é conhecida 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 de

refração 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