Por Saulo Afonso Sobreira Lima

Devido a necessidade do aumento da capacidade do tráfego de voz, vídeo e dados em alta velocidade, o campo das comunicações vive uma constante evolução. Frequentemente, nos deparamos com novos conceitos de tecnologias que pretendem revolucionar o transporte da informação. As empresas de telefonia móvel são as maiores interessadas nessa evolução, com pacotes de dados cada vez mais atraentes. É nesse contexto que surge a fibra óptica, uma tecnologia que garante a nível elevado da qualidade da transmissão de sinais e dados, voz e vídeo.

No ano de 19870, o físico inglês John Tyndall realizou um experimento a frente de uma plateia que demonstrava o princípio do guiamento da luz, mostrando a todos os incrédulos que a luz não era algo indobrável, retilíneo e constante até a eternidade. Com uma lanterna dentro de um recipiente opaco furado e com água ele provou que a luz podia fazer curvas. Jonh observou que o feixe de água saia iluminado através do furo do recipiente, obteve-se então, o primeiro relato de transmissão de luz.

O físico Narinder Singh Kapany começou a estudar sobre as singularidades da reflexão total interna durante o seu doutorado em ótica. Singh buscava um material que possuísse o menor índice de refração possível, para que, dessa forma, toda a luz que entrasse no interior do material fosse refletida em todos os ângulos possíveis. Entretanto, era necessário aprisionar a luz no interior do material para que ela só saísse na outra extremidade. A luz teria a mesma performance sempre, com milhares de reflexões sucessivas.

Durante o século XVIII as fibras de vidro já eram utilizadas como isolantes térmicos. Narinder começou a adaptar essa tecnologia encontrada no mercado junto com outros materiais para chegar em um objeto nas dimensões de um fio de cabelo. O físico titulou o termo fibra óptica e patenteou a sua invenção. Todavia, Kapany limitava as aplicações dessa nova criação somente ao campo da medicina.

A fibra óptica só começou a ser utilizada para a transmissão de chamadas telefônicas pelas mãos do físico chinês Charles Kao. Ele percebeu que a tecnologia recém inventada apresentava um gigantesco potencial de transmitir dados, apesar de serem menores do que os cabos convencionais da época.

Em 1973, nos Estados Unidos, foi inaugurada a primeira rede telefônica que utilizava cabos de fibra óptica, proporcionando a disseminação gradativa dessa tecnologia. Três anos depois veio o primeiro link de TV a cabo no Reino Unido, e em 1988 o primeiro cabo oceânico foi instalado, dando início à era da supervelocidade da informação. O primeiro cabo intercontinental possuía a capacidade de realizar 40 mil conversas telefônicas simultaneamente.

A fibra óptica é basicamente composta por um material dielétrico, com uma longa estrutura cilíndrica transparente e flexível, podendo ser microscópica. A estrutura cilíndrica básica é formada por uma região central denomina da de núcleo encoberta por uma camada também de um material dielétrico chamado por casca. O corpo da fibra óptica convencional, que é utilizada em sistemas de irrigação, é composta de um núcleo, uma casca e uma capa protetora polimérica. A luz é guiada pelo núcleo da fibra, o qual, assim como na casca, é constituído por um material vítreo.

Entretanto, o núcleo da fibra óptica apresenta um índice de refração (relação entre a velocidade da luz no vácuo e a velocidade da luz em um determinado meio) ligeiramente maior ao da casca devido a pequenas variações da composição química desses vidros. Esta pequena diferença do índice de refração leva ao confinamento da luz dentro por meio de reflexões internas totais da luz na interface núcleo-casca, permitindo o guiamento da luz na fibra óptica apenas pelo núcleo. A capa protetora é composta por um material polimérico que tem função de aumentar a resistência mecânica da fibra óptica (manuseio, curvatura e pressão) e protegê-la de intempéries provenientes da atmosfera e das condições ambientais nas quais o material está exposto

Quando comparada aos tradicionais meios de comunicação feitos por fios de cobre e frequência de micro-ondas, a fibra óptica apresenta uma série de vantagens. Uma delas é a sua capacidade de transportar um grande volume de informações em distância maiores e em menos tempo do que os demais meios. Por exemplo, uma rede local que utiliza um sistema com linhas de cobre pode carregar três mil chamadas de telefone por vez, enquanto um sistema similar utilizando redes de fibra óptica pode carregar mais de 31 mil chamadas simultaneamente.

Além disso, as fibras ópticas não sofrem interferências de radiação eletromagnética, tornando possível a transmissão de informação e dados com menos ruídos e erros, devido à natureza isolante dos materiais vítreos e poliméricos usados na fabricação das fibras. As aplicações da fibra óptica vão além do campo das comunicações, como por exemplo, aplicações científicas, sensores químicos, cirurgias médicas, monitoramento industrial, iluminação e transporte de imagem.

A fibra óptica pode apresenta-se em dois tipos: Multimodo e Monomodo. O primeiro tipo é caracterizado pelos vários modos de propagação simultâneos pelo cabo. Nas fibras multimodo vários raios (modos) são enviados com um pulso de luz. A existência vários modos de propagação provoca a chamada dispersão modal, o que limita a largura da banda, esse tipo de ligação é utilizado em sistemas fisicamente curtos, onde as ligações não têm mais de 2 quilômetros. Já as fibras do tipo monomodo permitem que um único raio se propague de cada vez. Essas fibras têm o preço como principal desvantagem, pois obrigam a utilização de diodos lasers. São utilizados para percorrer grandes distâncias.

Apesar de estar confinada em um meio físico, a luz transmitida pela fibra óptica proporciona o alcance de elevadas taxas de velocidade de transmissão, da ordem de 109 a 1010 bits por segundo. Para realizar a propagação de dados em uma fibra óptica, é preciso utilizar equipamentos especiais que contenham uma tecnologia de foto emissor, ou seja, um aparelho que possa transformar sinais elétricos em pulsos de luz. Assim, os pulsos da luz passam a representar valores digitais binários correspondentes a informação transferida. O uso da fibra óptica para a internet comum ainda é muito cara, porém, se fosse acessível, seria necessário possuir um computador com processamento bastante elevado capaz de receber a gigantesca quantidade de dados em alta velocidade

Referências: 

O que é Fibra Óptica e como funciona. Amanda Mata. Disponível em https://www.oficinadanet.com.br/artigo/redes/o-que-e-fibra-otica-e-como-funciona/. Acesso 24 de janeiro de 2017.

História da Fibra Óptica. Oficina da Net. Disponível em http://inforrede.com.br/historia-da-fibra-optica//. Acesso 24 de janeiro de 2017

Funcionamento da Fibra Óptica. Disponível em http://www.curso-fibra-optica.com.br/artigos/funcionamento-da-fibra-ptica. Acesso 25 de janeiro de 2017.