Como funcionam os cabos de fibra ótica — Princípios e tecnologia
Índice
A fibra ótica é um fio de vidro ultrafino capaz de transmitir dados à velocidade da luz. Mas como é que funciona, na prática? Este artigo explica os princípios físicos, a estrutura do cabo e por que razão esta tecnologia substituiu o cobre nas telecomunicações modernas.
O princípio: transmitir dados através da luz
Um sistema de transmissão por fibra ótica assenta em três componentes :
- Um emissor ótico (laser ou LED): converte o sinal elétrico (os dados digitais) em impulsos luminosos
- O cabo de fibra ótica : transmite esses impulsos luminosos a distâncias que variam entre alguns metros e Mais de 80 quilómetros
- Um recetor ótico (fotodíodo): reconverte a luz num sinal elétrico que pode ser utilizado pelo equipamento
Os dados são codificados em sinais binários : luz acesa = 1, luz apagada = 0. Milhares de milhões destes impulsos por segundo permitem velocidades de transmissão de 10 Gbps a mais de 100 Gbps.
A luz propaga-se no vidro a cerca de 200 000 km/s (2/3 da velocidade da luz no vácuo). É esta velocidade fundamental que torna a fibra ótica imbatível no domínio das telecomunicações.
Estrutura de um cabo de fibra ótica
Um cabo de fibra ótica é composto por várias camadas concêntricas, de dentro para fora:
1. O núcleo (core)
Este é o canal de transmissão. Um cilindro de vidro ultrapuro (sílica dopada) no qual a luz se propaga. Diâmetro: 9 µm em modo único (mais fino do que um cabelo), 50 µm em modo multimodo.
2. O revestimento óptico (cladding)
Uma camada de vidro que envolve o núcleo, com um índice de refracção ligeiramente inferior. É esta diferença de índice que confina a luz no coração através de reflexão interna total. Diâmetro padrão: 125 µm.
3. O revestimento primário (coating)
Uma camada de polímero (acrilato) que protege a fibra nua contra microcurvaturas e humidade. Diâmetro: 250 µm.
4. O revestimento exterior (jacket)
A proteção mecânica final: PVC para o interior, LSZH (sem halogéneos) para ambientes sensíveis, ou aço blindado para utilização no exterior. É esta camada que confere a cor ao cabo (amarelo = monomodo, laranja/azul-turquesa = multimodo).
Cabos de fibra Elfcam — uma proteção adequada para cada utilização
- Cabos para uso interior — revestimento de PVC flexível, SC/APC e LC
- Cabos reforçados para utilização no exterior — LSZH e aço blindado, fibra G657A2
A reflexão interna total — o cerne do funcionamento
O princípio físico que permite que a luz se propague na fibra é o reflexão interna total. Quando a luz passa de um meio com elevado índice de refração (o núcleo) para um meio com índice mais baixo (o revestimento), ela é totalmente ponderada se o ângulo de incidência ultrapassar um limiar crítico.
Resultado: a luz ricocheteia em ziguezague no interior do núcleo, guiada ao longo de toda a extensão da fibra sem se desviar. É por isso que se fala de guia de onda ótico.
Por que razão a curvatura é o inimigo
Se dobrar a fibra com demasiada força, o ângulo de incidência altera-se e uma parte da luz escapa-se no revestimento — trata-se da perda por curvatura. As fibras modernas G657A2 admitem raios de curvatura muito reduzidos (7,5 mm) para minimizar este problema.
Monomodo vs. multimodo — duas formas de conduzir a luz
O diâmetro do núcleo determina quantos modos A luz pode propagar-se por (caminhos):
- Monomodo (9 µm) : um único modo de luz. Sem dispersão modal → longa distância (10–80+ km). Padrão para FTTH e telecomunicações.
- Multimodo (50 µm) : vários modos de luz. Dispersão modal → curta distância (
Para saber mais sobre as normas (OS2, OM1–OM5), consulte o nosso artigo Classificação das fibras óticas.
Por que razão a fibra ótica é superior ao cobre
| Critério | Fibra ótica | Cobre (Ethernet) |
|---|---|---|
| Médio | Luz (fotões) | Eletricidade (elétrons) |
| Caudal máximo | Mais de 100 Gbps | 10 Gbps (CAT 6/8) |
| Distância | Mais de 80 km sem amplificação | 100 m, no máximo |
| Interferências EMI | Imunizada | Sensível |
| Segurança | Muito elevada | Captable |
| Peso | Muito leve | Pesado |
Para uma comparação completa, consulte o nosso artigo Vantagens e desvantagens da fibra ótica.
Equipar a sua rede de fibra ótica
- Home Fiber — guia completo sobre redes de fibra ótica domésticas
- Conversores de fibra — fibra ↔ Ethernet, plug & play
- Módulos SFP/SFP+ — emissores/receptores óticos para comutadores
- Acessórios de fibra — acopladores, pigtails, divisores
