Como os cabos de comunicação de fibra óptica realmente funcionam?
No seu cabo mais básico, um cabo de fibra óptica de comunicação é composto de fios de vidro, como fios, sobre o diâmetro do cabelo humano, cada um dos quais pode transmitir mensagens moduladas em ondas leves na velocidade da luz. Eles oferecem maior largura de banda do que o cabo de fio de cobre e se tornaram a opção de atender às demandas da idade da Internet, onde grandes quantidades de dados (por exemplo, aplicativos de streaming) devem ser distribuídos a milhares de assinantes, a quilômetros de distância e instantaneamente. Os cabos de fibra óptica não são encontrados apenas nos sistemas de comunicação, mas também são usados em redes industriais, sensoras e aplicações aviônicas.
O primeiro passo para entender como funciona a fibra óptica é entender o que acontece quando você envia luz através do ar ou da água. A luz viaja como uma onda. Quando passa pelo ar, a onda perde um pouco de energia e se torna mais espalhada. O resultado é que o feixe de luz fica mais largo e menos intenso. Essa perda de intensidade é chamada de atenuação.
Quando a luz entra na água, no entanto, ela não perde energia. Em vez disso, ele se dobra ao redor das moléculas de água, facilitando a passagem da luz. A água também diminui a velocidade da luz por um fator de 1/V2, onde V é a velocidade da luz na água. Isso significa que a luz que viaja pela água viajará mais longe do que se estivesse viajando pelo ar. As fibras ópticas usam esses princípios para transportar dados de um ponto para outro.
A maioria das fibras ópticas em uso hoje consiste em fios de vidro (o núcleo) feitos de sílica pura cercada por material de revestimento feito de sílica dopada. O núcleo é tão pequeno que apenas um único raio de luz em um comprimento de onda específico pode viajar até o final. Estes são chamados de fibras de modo único. Nesse design, a camada de revestimento possui um índice de refração mais baixo e atua como um espelho para manter o modo dentro do núcleo. Esse fenômeno é conhecido como reflexão interna total.
O desempenho das fibras ópticas depende de quão bem elas podem transmitir luz. Uma maneira de medir isso é medindo a perda de retorno (também chamada de perda de inserção) da fibra. A perda de retorno é definida como a razão entre a potência na direção direta e a potência na direção inversa. Se a perda de retorno for alta, mais luz será perdida ao viajar pela fibra do que se a perda de retorno fosse baixa.
Vantagens de cabos de fibra óptica
As fibras ópticas têm muitas vantagens sobre os fios de cobre tradicionais:
1.ULTRA-HIGH-SPEED DRESA DESCRAÇÃO
Os meios de fibra ópticos transmitem sinais através de pulsos de fótons, e sua taxa de transmissão pode atingir mil vezes a dos cabos de cobre (normalmente 100+ Gbps), o que é particularmente adequado para cenários de aplicação com requisitos rígidos em tempo real, como transmissão de computação em nuvem e 4K/8K. A fibra óptica de modo único alcançou uma taxa de transmissão inovadora de 1 petabit/s em ambientes de laboratório.
2.ULTRA-LARGE CAPACIDADE DE LARRA DE BANAGEM
Graças à aplicação madura da tecnologia multiplexação da divisão de comprimento de onda (WDM), uma única fibra óptica pode transportar simultaneamente sinais ópticos de diferentes comprimentos de onda, como a banda C (1530-1565 nm) e a banda L (1565-1625). Através da tecnologia densa de multiplexação de divisão de comprimento de onda (DWDM), mais de 96 canais de transmissão paralela de fibra única podem ser alcançados, teoricamente atingindo centenas de capacidade de largura de banda no nível do TBPS.
3.Ultra-Low LOW LESS MARACULICÍSTICAS
A fibra óptica de quartzo possui um coeficiente de atenuação de 0. 2db/km na janela 1550nm. Com o amplificador de fibra dopado com erbio (EDFA), ele pode atingir uma distância de transmissão livre de relés de mais de 100 km. Em comparação, a perda de cabo de cobre CAT6A é de 21,3db por 100 metros a 100MHz.
4. Características da imunidade eletromagnética
A fibra óptica usa a estrutura de guia de ondas dielétrica SiO₂ para transmitir sinais, que evitam fundamentalmente os problemas de interferência eletromagnética (EMI) e interferência de radiofrequência (RFI) enfrentados por cabos de cobre. Esse recurso o torna insubstituível para a fiação em fortes ambientes eletromagnéticos, como subestações de alta tensão (maior ou igual a 500kV) e salas de equipamentos de ressonância magnética médica.
5. Mecanismo de Segurança de Transmissão
O risco de vazamento de informações do sistema de fibra óptica existe principalmente no equipamento de terminação. Não há radiação eletromagnética durante a transmissão. A tecnologia OTDR pode monitorar a anomalia de perda óptica no nível de 0. 01db em tempo real. De acordo com o padrão NIST SP 800-53, a segurança da camada física do canal de fibra óptica atinge o nível de proteção Classe III, que excede em muito o nível de classe I do cabo de cobre.
Tipos de cabo de fibra óptica de comunicação
Existem 2 tipos básicos de fibras, modo único e multimodo. A fibra óptica de modo único é menor no diâmetro do núcleo (8. 3-10 microns) e mantém vantagens em termos de largura de banda e atinge distâncias mais longas, enquanto as fibras ópticas multimodadas têm diâmetros de núcleo maiores (50 microns ou maiores) e mais facilmente suportam distâncias necessárias nas redes e redes de centros de dados.
A tecnologia de fibra óptica é usada de várias maneiras hoje. É usado para transmitir sinais de voz e vídeo, transportar dados do computador e enviar informações a longas distâncias.
As fibras ópticas são usadas para fabricar endoscópios que permitem que os médicos visualizem dentro do corpo humano e realizem cirurgia sem a necessidade de procedimentos invasivos de bisturi. As grandes fibras do núcleo podem transportar energia a laser para facilitar a remoção de tatuagens, a limpeza de monumentos históricos e a energia dos sistemas de defesa dirigidos a laser.
A detecção de fibra óptica distribuída (DFOs) permite que todo o comprimento de uma fibra óptica seja usada como dispositivo de detecção. Estruturas como tubulações de combustível, pontes e asas de aeronaves podem ter fibras ópticas incorporadas a eles para detectar parâmetros como tensão, temperatura ou som e ajudar a garantir sua integridade estrutural.