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Agora que sabemos como os sistemas de fibra óptica funcionam e por que são úteis, como são fabricados? As fibras ópticas são feitas de vidro óptico extremamente puro. Pensamos em uma janela de vidro como transparente, mas quanto mais espesso o vidro, menos transparente ele se torna devido às impurezas presentes. No entanto, o vidro de uma fibra óptica tem muito menos impurezas do que o vidro de uma janela. A descrição da qualidade do vidro feita por uma empresa é a seguinte: se você estivesse sobre um oceano formado por quilômetros de fibra óptica de núcleo sólido, você poderia ver o fundo claramente.
A fabricação de fibras ópticas requer os seguintes passos:
Fabricação de um cilindro de vidro pré-moldado
Extraindo as fibras da pré-forma
Testando as fibras
Fabricação da pré-forma
O vidro para a pré-forma é fabricado por um processo chamado deposição química de vapor modificada (MCVD).
Na deposição química em fase vapor por micro-ondas (MCVD), o oxigênio é borbulhado através de soluções de cloreto de silício (SiCl4), cloreto de germânio (GeCl4) e/ou outros produtos químicos. A mistura precisa determina as diversas propriedades físicas e ópticas (índice de refração, coeficiente de expansão, ponto de fusão, etc.). Os vapores gasosos são então conduzidos para o interior de um tubo de sílica sintética ou quartzo (revestimento) em um torno especial. Conforme o torno gira, um maçarico é movido para cima e para baixo na parte externa do tubo. O calor extremo do maçarico provoca dois processos:
O silício e o germânio reagem com o oxigênio, formando dióxido de silício (SiO2) e dióxido de germânio (GeO2).
O dióxido de silício e o dióxido de germânio depositam-se no interior do tubo e fundem-se para formar vidro.
O torno gira continuamente para produzir um revestimento uniforme e um bloco de vidro consistente. A pureza do vidro é mantida pelo uso de plástico resistente à corrosão no sistema de distribuição de gás (blocos de válvulas, tubos, vedações) e pelo controle preciso do fluxo e da composição da mistura. O processo de fabricação do bloco de vidro pré-moldado é altamente automatizado e leva várias horas. Após o resfriamento, o bloco de vidro pré-moldado é testado para controle de qualidade.
Extração de fibras da pré-forma
Após o teste da pré-forma, ela é carregada em uma torre de trefilação de fibra.
O bloco de grafite é imerso em um forno de grafite (entre 1.900 e 2.200 graus Celsius) e a ponta é derretida até que uma gota fundida caia por gravidade. Ao cair, ela esfria e forma um fio.
O operador passa o filamento por uma série de recipientes de revestimento (revestimentos de buffer) e fornos de cura por luz ultravioleta até um carretel controlado por trator. O mecanismo do trator puxa lentamente a fibra do pré-formato aquecido e é controlado com precisão por um micrômetro a laser que mede o diâmetro da fibra e envia a informação de volta para o mecanismo. As fibras são puxadas do pré-formato a uma velocidade de 10 a 20 m/s (33 a 66 pés/s) e o produto final é enrolado no carretel. Não é incomum que os carretéis contenham mais de 2,2 km (1,4 milhas) de fibra óptica.
Testando a fibra óptica finalizada
A fibra óptica finalizada é testada quanto aos seguintes aspectos:
Resistência à tração - Deve suportar 100.000 lb/in² ou mais.
Perfil do índice de refração - Determina a abertura numérica e também verifica a presença de defeitos ópticos.
Geometria da fibra - O diâmetro do núcleo, as dimensões do revestimento e o diâmetro da camada de cobertura são uniformes.
Atenuação - Determina o grau de degradação dos sinais de luz de diferentes comprimentos de onda ao longo da distância.
Capacidade de transmissão de informação (largura de banda) - Número de sinais que podem ser transmitidos simultaneamente (fibras multimodo)
Dispersão cromática - Espalhamento de vários comprimentos de onda da luz através do núcleo (importante para a largura de banda)
Faixa de temperatura/umidade de operação
Dependência da atenuação em relação à temperatura
Capacidade de conduzir luz debaixo d'água - Importante para cabos submarinos
Após passarem pelo controle de qualidade, as fibras são vendidas para empresas de telefonia, empresas de TV a cabo e provedores de rede. Muitas empresas estão substituindo seus antigos sistemas baseados em fios de cobre por novos sistemas de fibra óptica para melhorar a velocidade, a capacidade e a nitidez da imagem.
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