O que é Fibra Óptica e como funciona?

Com a explosiva evolução das comunicação, motivadas pela necessidade de aumento de capacidade de tráfego de voz, vídeo e dados de alta velocidade, constantemente nos deparamos com novos conceitos em tecnologias em termo de meios de transporte das informações. É nessa ideia que surge a fibra óptica, que garante nível elevado de fiabilidade a nível de transmissão de sinais e dados, voz e vídeo.

Cabos de fibra óptica estão substituindo fios de cobre para aumentar a velocidade de transmissão de informação digital. Estes cabos são feixes de "fios de vidro" extremamente puros que foram revestidas em duas camadas de plástico reflexivo. Uma fonte de luz é ligada e desligada rapidamente a uma extremidade do cabo de transmissão de dados digitais. A luz viaja através dos fios de vidro e de forma contínua reflete fora do interior dos revestimentos plásticos espelhados em um processo conhecido como reflexão total interna.

Sistemas baseados em fibra óptica pode transmitir bilhões de bits de dados por segundo, e eles podem até mesmo levar vários sinais ao longo da mesma fibra usando lasers de cores diferentes. Esses cabos são tão finos quanto um fio de cabelo humano que carregam a informação digital ao longo de grandes distâncias.

A transmissão da luz pela fibra segue um princípio único, independentemente do material usado ou da aplicação: é lançado um feixe de luz numa extremidade da fibra e, pelas características ópticas do meio (fibra), esse feixe percorre a fibra por meio de reflexões sucessivas. A fibra possui no mínimo duas camadas: o núcleo (filamento de vidro) e o revestimento (material eletricamente isolante).

Um pouco de história
Em 1870, o físico inglês Jonh Tyndall, demonstrou o princípio de guiamento de luz através de uma experiência muito simples, utilizando um recipiente furado com água, um balde e uma fonte de luz, Tyndall observou o feixe de água sairá iluminado através do furo do recipiente, assim tivemos o primeiro relato da transmissão de luz.

Depois da descoberta do físico Jonh a fibra passou a ser usada quando surgiu o primeiro cabo submarino de fibra óptica intercontinental, começou a operar em 1988, e tinha capacidade para 40.000 conversas telefônicas simultâneas, usando tecnologia digital.

Os cabos que cortam os oceanos do nosso planeta hoje tem a capacidade para 200 milhões de circuitos telefônicos. Tecnologias como WDM (CWDM e DWDM) fazem a multiplexação (transmitir várias comunicações diferentes ao mesmo tempo através de um único canal físico) de várias comprimentos de onda em um único pulso de luz chegando a taxas de transmissão de 1,6 Terabits por segundo em um único par de fibras. Sem esses cabos pelo oceano a fora, você não se comunicaria com pessoas de outro país, continente, a sua comunicação seria restrita a uma área física muito pequena, em comparação ao alcance da fibra óptica.

Apenas em 1956 o físico Narinder Singh Kapany que fazia parte de uma equipe do laboratório Bell (USA), composta por ele e pelos doutores A.L. Schawlow e C.H. Townes, apresentaram os planos para a construção do primeiro laser a ser usado em sistemas de telecomunicação, melhorando gradativamente o que já era bom.

O que é Fibra Óptica?
Pense em um imenso canudo de refrigerante ou em um cano plástico flexível. Imagine, por exemplo, um cano excessivamente comprido. Agora, considere que a superfície interna desse cano foi revestida com um espelho perfeito e esse espelho foi feito de vidro extremamente puro, de modo que, mesmo que seja vários quilômetros de comprimento, a luz ainda pode atravessá-lo (imagine vidro tão transparente que, uma janela com esse vidro, de vários quilômetros de espessura, ainda parece claro, a luz atravessa com a maior nitidez possível). Então, imagine que você está olhando em uma das pontas do cano. Há vários quilômetros de distância, na outra ponta, um amigo seu liga uma lanterna e reflete sua luz dentro do cano. Uma vez que o interior do cano é revestido de um espelho perfeito, a luz da lanterna refletirá na superfície do cano (mesmo que ele seja curvo ou distorcido) e você a verá na outra ponta. Se o seu amigo começar a ligar e desligar a lanterna à maneira do código Morse, ele conseguirá se comunicar com você por meio do cano. Essa é a essência do cabo de fibra óptica.

Mesmo confinada a um meio físico, a luz transmitida pela fibra óptica proporciona o alcance de taxas de transmissão (velocidades) elevadíssimas, da ordem de 109 à 1010 bits por segundo (cerca de 40Gbps), com baixa taxa de atenuação por quilômetro. Mas a velocidade de transmissão total possível ainda não foi alcançada pelas tecnologias existentes. Como a luz se propaga no interior de um meio físico, sofrendo ainda o fenômeno de reflexão, ela não consegue alcançar a velocidade de propagação no vácuo, que é de 300.000 km/segundo, sendo esta velocidade diminuída consideravelmente.

Para realizar a transmissão de dados em uma fibra óptica, é preciso utilizar equipamentos especiais que contenham um foto emissor, ou seja, um aparelho que possa transformar sinais elétricos em pulsos de luz. Assim os pulsos de luz passam a representarem valores digitais binários correspondentes aos dados.

A fibra óptica para a internet em usuários comum ainda é muito cara, porém se fosse acessível, você teria que trocar de computador, usar um computador com um processamento elevado para receber tais dados em alta velocidade.

Características
Hoje existem vários tipos de comunicações espalhadas pelo mundo, e para atendê-las a fibra óptica possui dois tipos principais de cabo: Monomodo e Multimodo.

O tipo Monomodo é usado para sinais de grandes distâncias, possui um manuseio difícil e exige muita técnica, além do seu custo elevado. Utilizado para comunicações com redes locais, o sistema Multimodo tem diâmetro maior e assim, é possível transitar mais de um sinal através de lasers e LEDs.

fonte: Oficina da Net, escrita por Amanda Mata