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Resumo

A abordagem de tecnologias de transmissão aplicáveis em fibras ópticas é inerentemente extensa. Portanto, destacaremos o uso de fibras ópticas para ambientes industriais, seja para redes locais ou automação e monitoramento de equipamentos. Apresentaremos os requisitos e parâmetros mais significativos para cabos e fibras ópticas para aplicações na indústria petrolífera e sensoriamento. O desenvolvimento de técnicas de medição óptica e de fibras ópticas com baixas perdas e alta qualidade permitiram o avanço significativo das técnicas de sensoriamento baseadas em fibras ópticas, pois viabilizaram a monitoração de grandezas a longas distâncias e com baixos custos.

Introdução

A fibra óptica tem certas vantagens em relação aos sistemas convencionais, pois, entre outras características interessantes, são imunes à interferência eletromagnética, possuindo ainda peso reduzido e alta sensibilidade. Sobre a aplicação na indústria de energia, os sensores a fibra óptica são empregados nos poços de petróleo para medição de pressão, temperatura e vibração do solo; e no auxílio à gestão de reservatórios e tráfego em dutos, dentre diversas outras aplicações.

Origem

A fibra óptica foi inventada pelo físico indiano Narinder Singh Kapany, em 1952. A explicação completa do efeito fotoelétrico foi dada por Einstein, em 1905. Einstein propôs que um feixe de luz consiste em pequenos pacotes de energia, conhecidos hoje como quanta de luz ou fótons.

Como a luz viaja na fibra óptica

As diferenças construtivas entre as fibras ópticas resultam em variações na faixa e quantidade de diferentes comprimentos de onda ou canais de transmissão em que a luz é transmitida/ recebida, assim como nas distâncias em que esses sinais podem trafegar sem exigir regeneração ou amplificação do sinal.[pic 3]

Todos os corpos emitem radiação eletromagnética devido ao movimento térmico de seus átomos e moléculas. Toda radiação eletromagnética atravessa o vácuo com a mesma velocidade, ou seja, com a velocidade da luz 3 x 108 m/s. Esta velocidade está relacionada com a constante de permissividade elétrica no vácuo e com a permeabilidade magnética no vácuo.

Quando um feixe com intensidade I0 incide em um sólido, uma parte é transmitida (It), outra é absorvida (Ia) e outra é refletida (Ir). Estas intensidades estão relacionadas pela equação:[pic 4][pic 5]

Uma forma alternativa da equação anterior é a seguinte:

Onde:[pic 6]

T é a transmitância (It + I0);

A é a absorbância (Ia + I0);

R é a refletância (Ir + I0).

Materiais com T >> A + R são denominados transparentes, enquanto materiais com    T << A + R são opacos e materiais com T pequeno são denominados translúcidos.

A velocidade da luz de propagação da luz em um sólido transparente é menor que a velocidade de propagação da luz no ar, o feixe de luz muda de direção na interface ar/sólida. O índice de refração médio da fibra ótica varia de acordo com o material utilizado.Quando a luz passa de um meio, com índice de refração n1, para outro meio, com índice de refração n2, parte da luz é refletida na interface entre os dois meios, mesmo se ambos forem transparentes. Se um dos meios (n1) for o ar, como o seu índice de refração é aproximadamente igual a 1, a fórmula anterior se transformar em: