Fibra óptica é a técnica de enviar luz através de fios transparentes e flexíveis de vidro ou plástico. Esses fios são chamados de fibras ópticas. Eles podem canalizar a luz ao longo de um caminho curvo. Feixes de fibras paralelas iluminam e observam locais de difícil acesso.
As fibras ópticas feitas de vidro muito puro transportam luz por longas distâncias. O alcance é de alguns centímetros a mais de 160 quilômetros. O escurecimento é mínimo. Cabos contendo essas fibras são utilizados em sistemas de comunicação. Algumas fibras individuais são mais finas que o cabelo humano. Eles medem menos de 0,00015 polegadas de diâmetro.
A ciência por trás da reflexão interna total
A fibra óptica é baseada na reflexão interna total. A luz entra em uma extremidade da fibra mais simples. Ele atinge o limite e reflete para dentro. A luz viaja através da fibra em reflexos em zigue-zague. Ele sai pelo outro lado.
Outras formas de fibras ópticas reduzem ou eliminam esse ziguezague. A maioria das fibras ópticas possui duas partes. Existe um núcleo para transmissão de luz. Há revestimento em torno do núcleo. O revestimento é de vidro ou plástico. Impede que a luz vaze. O revestimento reflete para dentro quaisquer raios de luz que incidam em sua superfície interna.
Um detector recebe a luz na outra extremidade. Pode ser um dispositivo fotossensível ou o olho humano.
Pacotes e tipos de fibra coerentes vs. incoerentes
Os feixes de fibras ópticas são coerentes ou incoerentes. Feixes coerentes possuem fibras dispostas de forma que as imagens sejam transmitidas. Eles também fornecem iluminação. Pacotes incoerentes não têm nenhum arranjo particular. Eles transmitem apenas iluminação.
Existem dois tipos básicos de fibras ópticas. Fibras monomodo e fibras multimodo são as opções.
Fibras monomodo transmitem um único raio como portador. Eles são usados para transmissão de sinais em alta velocidade em longas distâncias. Eles têm núcleos muito menores do que as fibras multimodo. Eles aceitam luz apenas ao longo do eixo das fibras. Pequenos lasers enviam luz diretamente para a fibra.
Fibras multimodo transportam vários raios de luz. Eles têm um diâmetro de núcleo maior. Eles aceitam luz de vários ângulos. As fibras multimodo usam mais tipos de fontes de luz. Eles usam conectores mais baratos do que fibras monomodo. Eles são usados principalmente para comunicação em distâncias mais curtas.
Conectores de baixa perda unem fibras dentro do sistema. Eles fazem isso sem reduzir o sinal luminoso. Eles também unem fibras ao detector.
Aplicações Médicas de Endoscópios
Os usos das fibras ópticas são numerosos. Na medicina, permitem aos médicos observar e trabalhar dentro do corpo. Isso acontece através de pequenas incisões. A cirurgia nem sempre é necessária.
Eles são usados para endoscópios. São instrumentos para visualizar o interior de órgãos ocos. A maioria dos endoscópios possui dois conjuntos de fibras. Um anel externo de fibras incoerentes fornece luz. Um pacote coerente interno transmite a imagem.
Os endoscópios podem examinar áreas específicas. Os médicos usam um artroscópio para examinar joelhos e ombros. Alguns modelos possuem um terceiro conjunto de fibras. Estes transmitem um feixe de laser. O laser para de sangrar ou queima o tecido doente.
A temperatura corporal pode ser medida usando fibra óptica. Eles podem ser inseridos em vasos sanguíneos. Isto proporciona uma análise rápida e precisa da química do sangue.
Usos Industriais e Científicos
Na pesquisa científica e na fabricação, os dispositivos de fibra óptica transportam luz. Eles vão e voltam de áreas perigosas. Eles alcançam câmaras de vácuo e espaços confinados dentro das máquinas.
Alguns instrumentos usam bobinas de fibra óptica como dispositivo de detecção. Mudanças na fibra produzem mudanças mensuráveis nas propriedades da luz. Essas mudanças vêm de pressão, temperatura ou outras condições. As fibras ópticas medem temperatura, pressão, aceleração e tensão nas indústrias.
Vantagens sobre cabos de cobre
Os sistemas de comunicação por fibra óptica apresentam vantagens. Eles são mais eficientes que os sistemas que utilizam cabos de cobre tradicionais. Eles têm uma maior capacidade de transporte de informações. Eles não são incomodados por interferências elétricas. Eles exigem menos amplificadores que os sistemas de cabo de cobre.
Uma fibra óptica transmite informações como sinais de luz. Geralmente são flashes de luz. Os sinais são gerados por um pequeno laser semicondutor ou LED. Um dispositivo sensível à luz os detecta na outra extremidade. Um cabo de fibra óptica transmite muito mais informações do que um cabo elétrico do mesmo tamanho.
Uma aplicação importante é a ligação de centrais telefônicas. Muitas empresas de comunicação instalaram grandes redes. Eles atravessam continentes e sob os oceanos. Eles fornecem informações em todo o mundo.
História e Desenvolvimento
Os primeiros estudos de fibra óptica foram feitos no final do século XIX. O desenvolvimento prático só começou no início da década de 1950. A introdução dos lasers estimulou o desenvolvimento. Isso aconteceu no início da década de 1960. A produção das primeiras fibras ópticas de vidro muito puro ocorreu em 1970.
O uso comercial de fibra óptica desenvolveu-se rapidamente na década de 1980. Isto foi especialmente verdadeiro em sistemas de comunicações.
Perguntas frequentes
Qual a diferença entre as fibras monomodo e multimodo?
As fibras monomodo têm núcleos menores e aceitam luz apenas ao longo do eixo. Eles usam lasers minúsculos e são para transmissão de longa distância e alta velocidade. As fibras multimodo têm núcleos maiores e aceitam luz de vários ângulos. Eles usam conectores mais baratos e são para distâncias mais curtas.
Qual é a diferença entre feixes de fibras coerentes e incoerentes?
Feixes coerentes possuem fibras dispostas para transmitir imagens e iluminação. Os feixes incoerentes não têm nenhum arranjo particular e transmitem apenas iluminação.
Por que a fibra óptica é melhor que os cabos de cobre?
A fibra óptica tem maior capacidade. Eles são imunes a interferências elétricas. Eles exigem menos amplificadores.
Onde as fibras ópticas são usadas na medicina?
Eles são usados em endoscópios. Eles permitem que os médicos visualizem órgãos ocos. Eles também são usados em artroscópios para articulações. Alguns modelos usam lasers para cirurgia. Eles podem medir a temperatura corporal e analisar a química do sangue.
Quando começou o desenvolvimento prático da fibra óptica?
O desenvolvimento prático começou no início dos anos 1950. O uso comercial decolou na década de 1980.
Fibra óptica vs. sem fio: a diferença de velocidade
A fibra óptica é melhor do que a sem fio? A resposta quase sempre é sim quando você se preocupa com o desempenho bruto. A fibra vence em velocidade e confiabilidade. Ele envia dados como luz através de fios de vidro. Wireless envia através de ondas aéreas. As ondas aéreas ficam lotadas. O vidro não.
Dito isto, o wireless tem um objetivo: conveniência. Você pode se movimentar. Você não precisa de um cabo conectado ao seu laptop. Mas se você estiver transmitindo vídeo em 4K ou executando um servidor, a fibra é a escolha superior.
De que é feito o cabo de fibra óptica?
As pessoas perguntam do que é feita a fibra óptica. A resposta é simples. É feito de um núcleo de vidro ou plástico. Esse núcleo é cercado por uma camada chamada revestimento. O revestimento reflete a luz de volta ao núcleo. Isso mantém o sinal forte. Sem ele, a luz vazaria. O cabo também pode ter revestimentos protetores, mas o cerne dele é o fio de vidro.
Monomodo vs. Multimodo: Qual tipo de fibra atende às suas necessidades?
Existem dois tipos principais de cabo de fibra óptica. Você precisa saber a diferença para escolher o caminho certo.
- Modo único: usa um núcleo minúsculo. Muito pequeno. Ele envia luz diretamente para o centro. Isso reduz a distorção. É melhor para transmissão de longa distância. Pense em backbones de Internet ou TV a cabo ao longo de quilômetros.
- Multimodo: Possui um núcleo maior. A luz salta mais. É mais barato instalar. É bom para distâncias curtas. Os data centers costumam usar isso.
Se você está perguntando qual tipo é melhor para sua casa, provavelmente não importa muito para redes locais. Mas para o seu provedor de serviços de Internet, o modo único é o padrão para conexões de longa distância.
Onde a fibra óptica é usada?
Você pode não ver os cabos, mas os usa todos os dias. Fibra óptica é usada para transmissão de dados. Eles cuidam do trabalho pesado da Internet. Eles transmitem sinais de televisão a cabo. Eles suportam sistemas telefônicos.
A principal vantagem é a distância. Esses cabos podem enviar dados por longas distâncias sem perder qualidade. Os sinais sem fio desaparecem. Os sinais de fibra permanecem nítidos. É por isso que as grandes cidades estão a modernizar as suas infra-estruturas. Eles estão estabelecendo a espinha dorsal física do mundo digital moderno.
