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Desde que a Internet começou a mudar a vida das pessoas, os engenheiros têm tentado constantemente encontrar uma maneira de fornecer o melhor desempenho possível aos seus clientes. Além disso, eles têm se concentrado em fornecer o melhor serviço possível aos seus negócios. Um dos principais e mais importantes desenvolvimentos na Era da Internet foi a tecnologia de redes ópticas. Essa tecnologia proporcionou um enorme avanço para todos os usuários da Internet e tem sido a base principal das atuais empresas e usuários da Internet que exigem alto desempenho.
Esta tecnologia é baseada na fibra óptica, que é a parte principal da rede óptica. A fibra óptica é definida como um filamento único, fino como um fio de cabelo, extraído de vidro de sílica fundido. Essas fibras ópticas substituíram os fios de cobre para produzir transmissão de alto desempenho e alta capacidade. Eles são otimizados e puros para que a luz transmitida por dispositivos ópticos, como transceptores, possa passar por eles transportando o tráfego de rede através de uma arquitetura de rede. São os transceptores que convertem essa luz em entrada elétrica e vice-versa, para que diversos switches, roteadores, firewalls etc.
O principal ingrediente das fibras ópticas é uma substância química chamada dióxido de silício (SiO 2). Além disso, existem outros compostos químicos encontrados, como o tetracloreto de germânio (GeCl 4) e o oxicloreto de fósforo (POC1 3), porém estes são utilizados principalmente para produzir a camada externa da fibra, também conhecida como revestimento. Nos primórdios desta tecnologia os pesquisadores tentavam relacionar a pureza do vidro utilizado à atenuação do sinal e como nos últimos anos isso foi comprovado, o foco principal hoje é o desenvolvimento de fibras ópticas feitas de vidro de sílica com a maior qualidade possível. pureza. Uma das partes mais importantes da composição do vidro é o teor de flúor. Foi confirmado que o vidro com alto teor de flúor melhora o desempenho geral devido à sua pureza ao longo de toda a fibra. Isso o torna adequado para implantação em soluções multimodo devido ao fato de que as fibras multimodo transmitem centenas de sinais discretos de ondas de luz simultaneamente.
Nas arquiteturas de redes ópticas, a luz viaja através de muitas fibras ópticas individuais que são unidas em torno de um suporte plástico de alta resistência para suporte. Isso também é chamado de núcleo do cabo. Além disso, o núcleo é coberto com algumas camadas protetoras para protegê-lo de tensões externas. As camadas protetoras são feitas principalmente de alumínio, Kevlar e polietileno, que é o principal ingrediente do revestimento. O revestimento desempenha um papel muito importante na rede. Isso ocorre principalmente porque a luz reflete constantemente enquanto viaja pela fibra óptica. A quantidade de energia perdida com o salto é chamada de atenuação. A atenuação é medida em termos de perda (em decibéis, uma unidade de energia) por distância de fibra. Uma fibra óptica de alta qualidade não deve perder mais de 0,3 decibéis por quilômetro. Essa atenuação faz com que a luz eventualmente perca potência, portanto o sinal deve ser repetido e reforçado com a ajuda de repetidores de laser. Nas redes atuais de alto desempenho, esses repetidores laser são implantados a cada 30 quilômetros, em média. No entanto, a boa notícia é que estudos recentes mostraram que o vidro ultrapuro recentemente desenvolvido irá eventualmente fornecer a fibra óptica para atingir a marca dos 100 quilómetros sem a necessidade de um repetidor de laser.
Tal como acontece com todos os dispositivos eletrônicos encontrados hoje, o processo de fabricação é uma das partes mais interessantes de todo o quadro. Quando se trata de fibras ópticas, existem dois métodos de fabricação e cada um desses métodos tem sua própria finalidade. Para produzir uma fibra multimodo onde múltiplas ondas de luz passarão por ela e refletirão no revestimento, reduzindo o alcance, é usado o chamado método do cadinho. Este é o método mais fácil e simples dos dois porque simplesmente o vidro de sílica é derretido e moldado para produzir uma fibra óptica mais grossa.
O segundo método é chamado de processo de deposição de vapor. Os pesquisadores desenvolveram três técnicas diferentes de deposição de vapor:
Deposição de fase de vapor externa
Deposição Axial em Fase Vapor
Deposição de Vapor Químico Modificado (MCVD)
A técnica mais comum usada atualmente é a técnica MCVD. Com esta técnica, um cilindro sólido de núcleo é produzido e o material de revestimento é colocado em cima dele. Após esse processo, o núcleo é aquecido e transformado em uma fibra monomodo mais fina para comunicação de longa distância. O processo passo a passo mostrado abaixo é muito mais interessante:
Ao depositar camadas de dióxido de silício especialmente formulado na superfície interna de uma haste de substrato oca, é formada uma forma cilíndrica. A deposição acontece pela aplicação de oxigênio puro, na forma de gás, na haste. Juntamente com o gás vaporizado, alguns produtos químicos importantes são adicionados, incluindo tetracloreto de silício (SiCl 4), tetracloreto de germânio (GeCl 4) e oxicloreto de fósforo (POC1 3). Com a ajuda de chamas, a superfície da haste é mantida constantemente quente e quando o oxigênio entra em contato com a haste, forma-se dióxido de silício de alta pureza dentro da própria haste. Este dióxido de silício de alta pureza é a base do núcleo da fibra óptica.
O segundo processo desta técnica começa medindo a espessura do dióxido de silício formado no interior da haste. Quando a espessura esperada for atingida, a haste será submetida a alguns procedimentos de aquecimento para remover o excesso de bolhas e umidade presa em seu interior. Após esta segunda etapa, o dióxido de silício formado tem geralmente 10 a 25 mm de diâmetro.
A forma sólida do dióxido de silício é então transferida para um sistema automático de trefilação de fibras. Este sistema pode ter até dois andares de altura e tem capacidade para produzir fibras contínuas de até 300 km.
No sistema acima, a fibra passa primeiro por um forno onde será aquecida até 2.000 graus Celsius. À medida que a fibra é puxada através do sistema, o material da haste do substrato original forma a camada externa chamada revestimento.
À medida que a fibra é puxada e esticada, sensores especiais monitoram seu diâmetro e, ao mesmo tempo, um dispositivo separado aplica uma camada protetora na parte superior. O processo termina quando a fibra óptica atinge a espessura desejada e é enviada para controle de qualidade.
É seguro dizer que este processo é a base para a produção de fibras ópticas ultrapuras. Hoje os pesquisadores tentam encontrar outra solução que ofereça atenuação ainda menor. Eles concentram suas esperanças em fibras experimentais com alto teor de fluoreto de zircônio (ZrF 4). Essas fibras foram testadas e seus resultados de atenuação são surpreendentes, proporcionando perda de desempenho de apenas 0,005 a 0,008 decibéis por quilômetro. Quando estas fibras entrarem em produção e chegarem ao mercado de redes, proporcionarão uma enorme janela para o futuro e, honestamente, mal podemos esperar que isso aconteça!
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