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O que são componentes de uma fibra óptica? Uma fibra óptica típica é composta por três componentes principais: o núcleo, que transporta a luz; o revestimento, que envolve o núcleo com um índice de refração mais baixo e contém a luz; e o revestimento, que protege a fibra frágil em seu interior.
Essencial
O núcleo , que transporta a luz, é a menor parte da fibra óptica. O núcleo da fibra óptica geralmente é feito de vidro, embora alguns sejam feitos de plástico. O vidro usado no núcleo é dióxido de silício (SiO₂) extremamente puro, um material tão transparente que você poderia olhar através dele a 8 quilômetros de distância como se estivesse olhando pela janela de uma casa.
No processo de fabricação, dopantes como germânia, pentóxido de fósforo ou alumina são usados para aumentar o índice de refração sob condições controladas.
Os núcleos de fibra óptica são fabricados em diferentes diâmetros para diferentes aplicações. Os núcleos de vidro típicos variam de 3,7 µm a 200 µm. Os tamanhos de núcleo comumente usados em telecomunicações são 9 µm, 50 µm e 62,5 µm. Os núcleos de fibra óptica de plástico podem ser muito maiores que os de vidro. Um tamanho de núcleo de plástico popular é 980 µm.
Revestimento
O revestimento envolve o núcleo e fornece o menor índice de refração para o funcionamento da fibra óptica. Quando se utiliza revestimento de vidro, o revestimento e o núcleo são fabricados em conjunto a partir do mesmo material à base de dióxido de silício, em um estado permanentemente fundido. O processo de fabricação adiciona diferentes quantidades de dopantes ao núcleo e ao revestimento para manter uma diferença de índice de refração entre eles de cerca de 1%.
Um núcleo típico pode ter um índice de refração de 1,49 a 1300 nm, enquanto o revestimento pode ter um índice de refração de 1,47. Esses números, no entanto, dependem do comprimento de onda. O núcleo da mesma fibra terá um índice de refração diferente em um comprimento de onda diferente.
Assim como o núcleo, o revestimento é fabricado em diâmetros padrão. Os dois diâmetros mais comumente utilizados são 125 µm e 140 µm. O revestimento de 125 µm normalmente suporta tamanhos de núcleo de 9 µm, 50 µm, 62,5 µm e 85 µm. O revestimento de 140 µm normalmente possui um núcleo de 100 µm.
Revestimento
O revestimento é a camada protetora da fibra óptica. Ele absorve choques, cortes, arranhões e até mesmo umidade que podem danificar o revestimento. Sem o revestimento, a fibra óptica é muito frágil. Um único corte microscópico no revestimento pode causar a quebra da fibra óptica ao ser dobrada. O revestimento é essencial para fibras de vidro, e elas não são vendidas sem ele.
O revestimento é exclusivamente protetor. Ele não contribui de forma alguma para a capacidade de transporte de luz da fibra óptica. O diâmetro externo do revestimento é tipicamente de 250 µm ou 500 µm. Geralmente, o revestimento é incolor. Em algumas aplicações, no entanto, o revestimento é colorido, permitindo a identificação de fibras ópticas individuais em um grupo de fibras ópticas.
O revestimento encontrado em uma fibra óptica é selecionado para um tipo específico de desempenho ou ambiente. Um dos tipos mais comuns de revestimento é o acrilato. Este revestimento é normalmente aplicado em duas camadas. O revestimento primário é aplicado diretamente sobre o revestimento. Este revestimento é macio e proporciona um amortecimento para a fibra óptica quando ela é dobrada. O revestimento secundário é mais duro que o primário e proporciona uma superfície externa rígida. O acrilato, no entanto, tem desempenho limitado em temperaturas. Um acrilato típico pode funcionar em temperaturas de até 125 °C.
Silicone, carbono e poliimida são revestimentos que podem ser encontrados em fibras ópticas usadas em ambientes agressivos, como os associados à aviônica, aeroespacial e espacial. Também podem ser usados em fibras ópticas projetadas para mineração ou perfuração de petróleo e gás.
Padrões
Embora muitas combinações de tamanhos de núcleo e revestimento sejam possíveis, padrões são necessários para garantir que conectores e equipamentos possam ser combinados corretamente. Isso é especialmente importante ao lidar com componentes tão pequenos quanto os usados em fibra óptica, onde até mesmo pequenos desalinhamentos podem inutilizar todo o sistema.
Duas organizações publicam padrões que definem o desempenho das fibras ópticas utilizadas no setor de telecomunicações: a Associação da Indústria de Telecomunicações (TIA) e a União Internacional de Telecomunicações (UIT). Embora a TIA e a UIT publiquem muitos padrões sobre fibra óptica, os principais padrões com os quais você deve estar familiarizado são ANSI/TIA-568-C.3, ITU-TG.653, ITU-TG.655 e ITU-T G.657.
A norma ANSI/TIA-568-C.3 é aplicável a componentes de cabeamento de fibra óptica em instalações. As normas ITU são aplicáveis a fibras ópticas e cabos monomodo. A seguir, suas descrições:
>ITU-TG.652: Características de uma fibra óptica monomodo e cabo
>ITU-T G.655: Características de uma fibra óptica monomodo com deslocamento de dispersão e cabo
>ITU-T G.657: Características de uma fibra óptica monomodo com dispersão deslocada não nula e cabo
Esses padrões contêm informações importantes que definem o desempenho da fibra óptica, do cabo de fibra óptica e de componentes como conectores e emendas.
Materiais
As fibras ópticas são comumente feitas com núcleo e revestimento de vidro, mas outros materiais podem ser usados se o desempenho da fibra precisar ser equilibrado com o custo de instalação, instalação de conectores e proteção adequada contra danos. Em muitos casos, as fibras precisam percorrer apenas uma curta distância, e os benefícios de fibras de vidro de alta qualidade tornam-se menos importantes do que simplesmente a economia. Há também circunstâncias em que as fibras são expostas a condições adversas, como vibração, temperaturas extremas, manuseio repetido ou movimento constante. Diferentes classificações de fibras evoluíram para atender a diferentes condições, fatores de custo e requisitos de desempenho.
As principais classificações de fibras por material são :
Fibras de vidro : Possuem núcleo e revestimento de vidro. São utilizadas quando são necessárias altas taxas de dados, longas distâncias de transmissão ou uma combinação de ambos. As fibras de vidro são as mais frágeis entre os vários tipos disponíveis e, como resultado, devem ser instaladas em ambientes onde não sejam submetidas a grandes esforços, ou devem ser protegidas por cabos ou invólucros especiais para garantir que não sejam danificadas.
Fibras de vidro são comumente encontradas em aplicações de dados de longa distância e em redes entre edifícios e escritórios.
Sílica revestida de plástico (PCS) : Essas fibras possuem um núcleo de vidro e um revestimento plástico. O núcleo é maior do que o da fibra de vidro; normalmente, 200 µm, com uma espessura de revestimento de 50 µm. Assim como uma fibra óptica de vidro revestida de silicone, o revestimento plástico de uma fibra óptica PCS é normalmente usado com um buffer termoplástico que envolve o revestimento plástico. Uma especificação típica de fibra PCS seria 200/300 µm. O revestimento plástico também serve como uma camada protetora para o núcleo de vidro, portanto, o revestimento normalmente encontrado em fibras de vidro não está incluído nas fibras PCS. As fibras PCS são normalmente usadas para aplicações de detecção industrial e aplicações médicas/odontológicas.
Sílica revestida dura (HCS) : Essas fibras são semelhantes às fibras PCS, mas possuem um núcleo de vidro com revestimento feito de um polímero rígido ou outro material, normalmente mais resistente do que outros materiais de revestimento. A fibra de sílica revestida dura é comumente usada em locais onde a robustez é um fator primordial, como manufatura, automação industrial e outras áreas onde choques e vibrações tornariam as fibras de vidro padrão pouco confiáveis. As fibras ópticas HCS são normalmente muito maiores do que as fibras ópticas de vidro. Um tamanho muito popular é 200/230 µm.
Fibra plástica : Essas fibras possuem núcleo e revestimento de plástico. São selecionadas por seu baixo custo, robustez e facilidade de uso, sendo instaladas onde não são necessárias alta largura de banda e longas distâncias de transmissão. Embora as fibras plásticas sejam inadequadas para transmissões de longa distância e alto desempenho, elas ainda podem transportar sinais com taxas de dados úteis em distâncias inferiores a 100 m. Um tamanho muito popular é 980/1000 µm. A fibra plástica é normalmente projetada para comprimentos de onda visíveis na faixa de 650 nm. Alguns locais típicos para fibras plásticas incluem sistemas de entretenimento doméstico, automotivos e sistemas de controle de fabricação. Elas também podem ser usadas em conexões entre computadores e periféricos e em equipamentos médicos.
As vantagens da fibra óptica plástica de núcleo grande
É fácil se entusiasmar com a alta largura de banda e as capacidades de transmissão de longa distância da fibra óptica de vidro. Ela claramente supera qualquer outro meio. No entanto, muitas aplicações não exigem alta largura de banda em grandes distâncias. Existem muitas aplicações para fibra óptica em sua casa. Você pode já ter um sistema de entretenimento doméstico que usa fibra óptica de plástico ou pode ter um carro que usa fibra óptica de plástico para conectar dispositivos de áudio ou um DVD changer. Nenhuma dessas aplicações requer alta largura de banda em grandes distâncias. Essas aplicações são ideais para fibra óptica de plástico de núcleo grande. A fibra óptica de plástico é normalmente projetada para operar em um comprimento de onda visível em torno da faixa de 650 nm. Ser capaz de ver a luz conforme ela sai da fibra óptica tem uma vantagem significativa; não é necessário equipamento de teste caro. Um medidor de potência é necessário para medir a luz que sai de uma fibra óptica de vidro operando na faixa do infravermelho. Medidores de potência podem custar mais do que o seu sistema de entretenimento doméstico.
O núcleo grande da fibra óptica de plástico tem outra vantagem sobre as fibras de vidro pequenas: é fácil de alinhar com outra fibra, fonte de luz ou detector. Imagine alinhar dois fios de cabelo humano de forma que as pontas se toquem e fiquem perfeitamente centralizadas. Agora imagine fazer o mesmo com dois espaguetes crus.
A fibra óptica plástica é uma ótima escolha para eletrônicos de áudio e vídeo integrados em casas e veículos.
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