Quais são os componentes da fibra óptica
Quais são os componentes da fibra óptica? Uma fibra óptica típica compreende 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.
Testemunho
O núcleo , que transporta a luz, é a menor parte da fibra óptica. O núcleo de fibra óptica é geralmente feito de vidro, embora alguns sejam feitos de plástico. O vidro usado no núcleo é o dióxido de silício (SiO2) extremamente puro, um material tão claro que você poderia olhar através de 5 milhas como se estivesse olhando através de uma janela de casa.
No processo de fabricação, dopantes como germânia, pentóxido de fósforo ou alumina são usados para elevar 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 tão pequenos quanto 3,7um até 200um. Os tamanhos de núcleo comumente usados em telecomunicações são 9um, 50um e 62.5um. Os núcleos de fibra óptica de plástico podem ser muito maiores que o vidro. Um tamanho de núcleo de plástico popular é 980um.
Revestimento
O revestimento está cercando o núcleo e fornecendo o índice de refração mais baixo para fazer a fibra óptica funcionar. Quando o revestimento de vidro é usado, 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 nos índices de refração entre eles de cerca de 1%.
Um núcleo típico pode ter um índice de refração de 1,49 a 1300nm, enquanto o revestimento pode ter um índice de refração de 1,47. Esses números, no entanto, são dependentes do comprimento de onda. O núcleo da mesma fibra terá um índice de refração diferente em um comprimento de onda diferente.
Como o núcleo, o revestimento é fabricado em diâmetros padrão. Os dois diâmetros mais usados são 125um e 140um. O revestimento de 125um normalmente suporta tamanhos de núcleo de 9um, 50um, 62.5um e 85um. O revestimento de 140um normalmente tem um núcleo de 100um.
Revestimento
O revestimento é a camada protetora da fibra óptica. O revestimento absorve os choques, cortes, arranhões e até a umidade que podem danificar o revestimento. Sem o revestimento, a fibra ótica é muito frágil. Um único entalhe microscópico no revestimento pode fazer com que a fibra óptica se quebre quando é dobrada. O revestimento é essencial para todas as fibras de vidro, e elas não são vendidas sem ele.
O revestimento é apenas protetor. Não contribui de forma alguma para a capacidade de transporte de luz da fibra óptica. O diâmetro externo do revestimento é tipicamente 250um ou 500um. Geralmente o revestimento é incolor. Em algumas aplicações, no entanto, o revestimento é colorido, de modo que fibras ópticas individuais em um grupo de fibras ópticas podem ser identificadas.
O revestimento encontrado em uma fibra óptica é selecionado para um tipo específico de desempenho ou ambiente. Uma das formas mais comuns de revestimento é o acrilato. Este revestimento é normalmente aplicado em duas camadas. O revestimento primário é aplicado diretamente no revestimento. Este revestimento é macio e fornece uma almofada para a fibra óptica quando é dobrada. O revestimento secundário é mais duro do que o revestimento primário e fornece uma superfície externa dura. Acrilato, no entanto, é limitado no desempenho de temperatura. Um acrilato típico pode funcionar a temperaturas de até 125º C.
Silicone, carbono e poliimida são revestimentos que podem ser encontrados em fibras ópticas que são usadas em ambientes agressivos, como aqueles associados à aviônica, aeroespacial e espacial. Eles 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, os padrões são necessários para garantir que os conectores e o equipamento possam ser correspondidos adequadamente. Isso é especialmente importante quando se lida com componentes tão pequenos quanto os usados em fibra ótica, onde até mesmo leves desalinhamentos podem inutilizar todo o sistema.
Duas organizações publicam normas que definem o desempenho das fibras ópticas usadas na indústria de telecomunicações; eles são a Telecommunications Industry Association (TIA) e a International Telecommunications Union (ITU). Enquanto a TIA e a ITU publicam muitos padrões em fibra óptica, os principais padrões que você deve conhecer são: ANSI / TIA-568-C.3, ITU-TG.653, ITU-TG.655 e ITU-T G.657.
O padrão ANSI / TIA-568-C.3 é aplicável aos componentes de cabeamento de fibra óptica das instalações. Os padrões da ITU são aplicáveis ao cabo de fibra óptica monomodo. A seguir estão suas descrições:
> ITU-TG.652: Características de um cabo e fibra ótica monomodo
> ITU-T G.655: Características de uma fibra ótica e cabo monomodo com dispersão deslocada
> ITU-T G.657: Características de um cabo e cabo de fibra ótica de modo único com desvio de dispersão diferente de zero
Esses padrões contêm informações importantes que definem o desempenho da fibra óptica, do cabo de fibra óptica e de componentes como conectores e junções ópticos .
Materiais
Fibras ópticas são comumente feitas com um núcleo de vidro e revestimento de vidro, mas outros materiais podem ser usados se o desempenho da fibra deve ser equilibrado com o custo de instalar a fibra, encaixando-a com conectores e garantindo que ela esteja adequadamente protegida contra danos. Em muitos casos, as fibras devem percorrer apenas uma curta distância, e os benefícios da alta qualidade de todas as fibras de vidro tornam-se menos importantes do que simplesmente economizar dinheiro. Há também circunstâncias em que as fibras são expostas a condições adversas, como vibração, temperatura extrema, manuseio repetido ou movimento constante. Diferentes classificações de fibra evoluíram para se adequar a diferentes condições, fatores de custo e requisitos de desempenho.
As principais classificações de fibra por material são :
Fibras de vidro : possuem um núcleo de vidro e revestimento de vidro. Eles são usados quando altas taxas de dados, longas distâncias de transmissão ou uma combinação de ambos são necessárias. As fibras de vidro são as mais frágeis dos vários tipos disponíveis e, como resultado, devem ser instaladas em ambientes onde não serão submetidas a uma grande quantidade de abusos, ou devem ser protegidas por cabos ou invólucros especiais para garantir que sejam não danificado.
As fibras de vidro são comumente encontradas em aplicações de dados de longa distância e de interconexão e interoffice.
Sílica revestida de plástico (PCS) : estas fibras têm um núcleo de vidro e revestimento de plástico. O núcleo é maior que toda a fibra de vidro; tipicamente, 200 µm com uma espessura de revestimento de 50 µm. Tal como uma fibra óptica de vidro revestida de silício, o revestimento de plástico de uma fibra óptica PCS é normalmente utilizado com um tampão termo-plástico que envolve o revestimento de plástico. Uma especificação típica de fibra PCS seria 200 / 300µm. O revestimento de plástico também serve como uma camada protetora para o núcleo de vidro, então o revestimento normalmente encontrado em fibra de vidro não é incluído nas fibras PCS. Fibras PCS são normalmente usadas para aplicações de sensoriamento industrial e aplicações médicas / odontológicas.
Sílica revestida (HCS) : Estas fibras são semelhantes às fibras PCS, mas possuem um núcleo de vidro com revestimento feito de polímero duro ou outro material, tipicamente mais forte do que outros materiais de revestimento. A fibra de sílica revestida é comumente usada em locais onde a robustez é uma consideração primordial, como fabricação, automação de fábrica e outras áreas em que o choque e a vibração tornariam as fibras de vidro padrão inseguras. As fibras ópticas HCS são tipicamente muito maiores que as fibras ópticas de vidro. Um tamanho muito popular é de 200 / 230µm.
Fibra de Plástico : Estas fibras possuem um núcleo de plástico e revestimento de plástico. Eles são selecionados por seu baixo custo, robustez e facilidade de uso, e são instalados onde a largura de banda alta e as longas distâncias de transmissão não são necessárias. Embora as fibras plásticas não sejam adequadas 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 / 1000µm. A fibra plástica é tipicamente projetada para comprimentos de onda visíveis na faixa de 650 nm. Alguns locais típicos para fibra plástica incluem sistemas de entretenimento doméstico, automotivo e sistemas de controle de fabricação. Eles também podem ser usados em conexões entre computadores e periféricos e em equipamentos médicos.
As vantagens do núcleo grande de fibra óptica de plástico
É fácil ficar animado com a alta largura de banda e as capacidades de transmissão de longa distância da fibra óptica de vidro. Ele supera claramente qualquer outro meio. No entanto, muitos aplicativos não exigem uma alta largura de banda em grandes distâncias. Existem muitas aplicações para fibra ótica em sua casa. Você já pode ter um sistema de entretenimento doméstico que use fibra óptica de plástico ou um carro que use fibra óptica de plástico para conectar dispositivos de áudio ou um trocador de DVD. 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 à medida que sai da fibra óptica tem uma vantagem significativa; nenhum equipamento de teste caro é necessário. Um medidor de energia é necessário para medir a luz que sai de uma fibra óptica de vidro operando na faixa de infravermelho. Os medidores de energia podem custar mais do que o seu sistema de entretenimento doméstico.
O grande núcleo da fibra óptica de plástico tem outra vantagem sobre as pequenas fibras de vidro: é fácil alinhar com outra fibra ou uma fonte de luz ou detector. Imagine alinhar dois cabelos humanos para que as extremidades se toquem e estejam perfeitamente centradas. Agora imagine fazer a mesma coisa com dois macarrões de espaguete cru.