Fibras Ópticas: Funcionamento e Tipos

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Universidade Paulista 
Instituto de Ciências Exatas e Tecnologia 
Graduação em Ciência da Computação 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
TRABALHO FIBRAS ÓPTICAS 
 
 
 
 
 
 
 
Docente: Ângelo R. Puluci 
Discente: Rafael Moreti RA: N44082-1 
 
 
 
 
 
São José do Rio Preto - SP 
2019 
 
 
 
 
1. O que são fibras óticas 
As fibras ópticas são filamentos flexíveis capazes de transmitir luz de um 
emissor luminoso até um detector sensível a ela. Geralmente, esses filamentos 
são construídos com materiais transparentes e apresentam espessura próxima 
à de um fio de cabelo. 
Os estudos relacionados às fibras ópticas iniciaram-se em 1842, com a 
análise do transporte da luz em jatos d’água feita por Jean-Daniel Colladon e 
Jacques Babinet. Com a invenção do laser na década de 1960, as pesquisas e 
o desenvolvimento das fibras ópticas foram potencializados. 
Em 1966, Charles Kao e sua equipe conseguiram transmitir dados 
através de fibras feitas de sílica, e essas transmissões ocorreram sem que 
houvesse perda significativa de dados. 
Há dois tipos de denominação recorrentes às fibras óticas, os quais 
possuem características e finalidades próprias. Um deles é a fibra 
óptica monomodo. Esta apresenta um caminho possível de propagação e é a 
mais utilizada em transmissão a longas distâncias (devido a baixas perdas de 
informação). Já a fibra multimodo permite a propagação da luz em diversos 
modos e é a mais utilizada em redes locais (LAN), devido ao seu custo 
moderado. 
Fibras Monomodo: As fibras monomodo são adequadas para aplicações 
que envolvam grandes distâncias, embora requeiram conectores de maior 
precisão e dispositivos de alto custo. Nas fibras monomodo, a luz possui apenas 
um modo de propagação, ou seja, a luz percorre interior do núcleo por apenas 
um caminho. Esse tipo de fibra é utilizado para atingir maiores distâncias com 
uma largura de banda superior a fibra multimodo por ter menor dispersão do 
sinal. 
Fibras Multimodo: As fibras multimodo possuem o diâmetro do núcleo 
maior do que as fibras monomodo, de modo que a luz tenha vários modos de 
propagação, ou seja, a luz percorre o interior do cabo de fibra óptica por diversos 
caminhos. Esse tipo de fibra é utilizado normalmente em curtas distâncias. Fibras 
multímodo são identificadas pela designação OM (“optical mode”) conforme 
descrito na norma ISSO/IEC 11801.Existem fibras OM1, OM2, OM3, mas hoje, 
esta evolução continua com o desenvolvimento da fibra OM4 enquanto a 
indústria se prepara para velocidade de 40 e 100Gb/s. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/fibra-optica.htm
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-velocidade-luz.htm
https://educador.brasilescola.uol.com.br/estrategias-ensino/estrutura-quimica-cabelo.htm
https://brasilescola.uol.com.br/quimica/silica-silicose.htm
https://pt.wikipedia.org/wiki/Rede_de_%C3%A1rea_local
 
 
 
2. Como funcionam fibras ópticas 
 
A transmissão da luz pela fibra segue um princípio único, 
independentemente do material usado ou da aplicação: é lançado um feixe 
de luz numa extremidade da fibra e, pelas características ópticas do meio 
(fibra), esse feixe percorre a fibra por meio de reflexões sucessivas. A fibra 
possui no mínimo duas camadas: o núcleo (filamento de vidro) e o 
revestimento (material eletricamente isolante). No núcleo, ocorre a 
transmissão da luz propriamente dita. A transmissão da luz dentro da fibra é 
possível graças a uma diferença de índice de refração entre o revestimento 
e o núcleo, sendo que o núcleo possui sempre um índice de refração mais 
elevado, característica que aliada ao incidência do feixe de luz, possibilita 
o fenômeno da reflexão total. Ou seja, a luz é mantida no núcleo através de 
reflexão interna total. Isto faz com que a fibra funcione como guia de onda, 
transmitindo luz entre as duas extremidades. 
 
 
 
 
 
 
Reflexão Total 
 
A reflexão total é um fenômeno óptico que ocorre quando a luz incidente 
sobre uma superfície que separa dois meios, no sentido do maior para o 
menor índice de refração, é totalmente refletida, permanecendo no meio de 
origem. Esse fenômeno só ocorre se o ângulo de incidência for maior que o 
chamado ângulo limite. 
O ângulo limite é o menor ângulo de incidência necessário para que o 
ângulo de refração de um raio de luz, na passagem de um meio com maior para 
outro com menor índice de refração, seja de 90º. 
 
 
 
 
 
 
 
https://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%8Dndice_de_refra%C3%A7%C3%A3o
https://pt.wikipedia.org/wiki/Fen%C3%B4meno
https://pt.wikipedia.org/wiki/Reflex%C3%A3o_total
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/reflexao-luz.htm
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/a-refracao-luz.htm
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/calculo-angulo-limite.htm
https://brasilescola.uol.com.br/fisica/calculo-angulo-limite.htm
 
 
 
nn . sen θi = nc . sen θr 
De modo que nc < nn. 
Para termos a reflexão total, o θi tem de ser maior do que o θcrit , o qual ocorre 
quando o ângulo de refração for de 90º. 
 
nn . sen θi = nc . sen 90º , como seno de 90º é 1, 
sen θi = 
 nc
nn
 
θcrit = arcsen ( 
 nc
nn
) 
nc = Índice de refração da casca 
nn = Índice de refração do núcleo 
 θi =Ângulo de incidência (em relação à normal) 
 θr =Ângulo de refração (em relação à normal) 
θcrit = Ângulo máximo em que ainda ocorre refração 
Desse modo, a partir do θcrit, ocorrerá o fenômeno da reflexão total dentro da 
fibra óptica, de modo que apenas os raios com θ > θcrit permanecerão no 
núcleo.