Fibra óptica

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FACULDADE CATÓLICA SALESIANA 
ENGENHARIA DA COMPUTAÇÃO 
 
 
 
 
 
 
 
 
EMILY DE ALMEIDA MONTEIRO 
 
 
 
 
MEIOS DE TRANSMISSÃO 
Fibra Óptica 
 
 
 
 
 
 
 
MACAÉ 
2021
 
 
SUMÁRIO 
1. FIBRA ÓPTICA ..................................................................................................... 3 
1.1. O que é fibra óptica ........................................................................................ 4 
1.2. Estrutura da Fibra Óptica ................................................................................ 4 
1.3. Funcionamento da Fibra Óptica ..................................................................... 5 
1.3.1. Propagação de Onda em Fribras. ............................................................ 6 
1.4. Classificações de Fibras e Cabos Ópticos ..................................................... 8 
1.4.1. Fibras monomodo (single mode-SM) ....................................................... 8 
1.4.2. Fibras multimodo (multi mode-MM) .......................................................... 8 
1.4.3. Cabo Óptico para redes internas .............................................................. 8 
1.4.4. Cabo Óptico para redes internas/externas ............................................... 9 
1.4.5. Cabo Óptico para redes subterrâneas canalizadas .................................. 9 
1.4.1. Cabo Óptico para redes aéreas autossustentadas .................................. 9 
1.4.2. Cabo Óptico para redes subterrâneas diretamente enterradas ............... 9 
1.5. Aplicações de Fibras Ópticas ......................................................................... 9 
1.5.1. Sistemas de Comunicação ..................................................................... 10 
1.5.2. Sistemas Sensores ................................................................................ 10 
1.5.3. Aplicações Militares ................................................................................ 10 
1.6. Vantagens e desvantagens da utilização da Fibra Óptica ............................ 11 
BIBLIOGRAFIA ......................................................................................................... 12 
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1. FIBRA ÓPTICA 
Os meios de transmissão de fibra óptica atualmente são largamente 
utilizadas, elas são empregadas em setores com um vasto número de aplicações em 
sistemas de telecomunicação, em sistemas de TV de alta resolução, sensoriamento 
de grandezas físicas e químicas, como por exemplo, temperatura, pressão e 
concentrações químicas, além de ser utilizada na área de medicina, dentre outros 
seguimentos. 
O surgimento da Fibra Óptica impulsionou a revolução no sistema de 
comunicação, quando as fibras ópticas são utilizados como guia de transmissão de 
sinais, ocorre a propagação de luz, aumentando de maneira significativa a 
velocidade de transmissão de dados. 
O estudo da velocidade da luz foi de extrema importância para o 
desenvolvimento desta tecnologia, os primeiros estudos da velocidade da luz foram 
em 1679, pelo dinamarquês Ole Roemer, ele observou em seu telescópio atraso nos 
eclipses lunares de Jupiter, pode concluir que este atraso condizia ao tempo que a 
luz dos satélites levava para alcançar a terra. 
Já em 1926, o físico alemão Albert Michelson atingiu o valor correto da 
velocidade da luz, valor de 299792 km/s, este resultado foi alcançado com o auxílio 
do interferômetro, este artefato é capaz de medir em espelhos fixos o desvio de luz 
refletida por espelhos rotativos. E a luz tem a capacidade de circular a terra sete 
vezes em um segundo, sendo considerada a estrutura mais rápida do universo, só 
não mais rápida que a expansão do próprio cosmo. 
Em 1956 o físico indiano Narider Kanpany, baseado nos estudos do físico 
inglês John Tyndall, de que a luz poderia descrever uma trajetória curva dentro de 
um material, para este experimento utilizou-se a água, o físico indiano começa a 
desenvolver as fibras ópticas. As fibras ópticas são formadas principalmente por 
vidro, elas não sofrem interferência eletromagnética e são capazes de resistirem a 
condições de alta temperatura e pressão, aumentando de maneira significativa o 
campo de utilização. 
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1.1. O QUE É FIBRA ÓPTICA 
A fibra óptica trata-se de um condutor de radiação eletromagnética, cilíndrico, 
constituído de material transparente, flexível e isolante. A radiação eletromagnética 
que a ficha é capaz de conduzir, pode ser luz visível ou não visível, por exemplo, o 
infravermelho. 
1.2. ESTRUTURA DA FIBRA ÓPTICA 
A fibra óptica é constituída essencialmente por material dielétrico, vidro ou 
plástico. Possui forma cilíndrica, alongada, transparente e flexível, as dimensões 
podem ser aproximadas a um fio de cabelo. 
A fibra é composta por uma região central, denominada de núcleo, trata-se de 
centro minúsculo de vidro, no qual a luz se propaga e a região que envolve o núcleo, 
denominada de casca, conforme figura 1. 
 
Figura1: Estrutura da Fibra Óptica com uma casca 
Obs.: N1 é o índice de refração do núcleo e N2 é o índice de refração da casca. 
A casca e o núcleo possuem densidades diferentes, essas são denominadas 
de índice de refração. A diferença entre esses índices é essencial, pois essa 
distinção satisfaz a condição de confinamento e propagação da luz, usando-se 
materiais dielétricos distintos. Desta forma, o índice de refração do núcleo sempre 
será maior que o da casca, pois será possível o confinamento da luz. 
O núcleo tem o papel de propagar a luz, já a casca é responsável por 
confirmar a luz no interior do núcleo. No entanto, a fibra ainda pode ter uma segunda 
casca, como pode ser observado na figura 2, tornando o meio de transmissão mais 
eficiente, já que será maior o confinamento da luz e consequentemente menor a 
perda. 
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Figura 2: Estrutura da Fibra Óptica com casca dupla 
Obs.: N1 é o índice de refração do núcleo, N2 índice de refração da casca interna e N3 índice de refração da casca 
externa. 
1.3. FUNCIONAMENTO DA FIBRA ÓPTICA 
A fibra óptica não é capaz de enviar dados da mesma forma que os outros 
cabos, na fibra óptica o sinal é transformado em luz, os responsáveis com essa 
conversão são os conversores integrados aos transmissores. Existem duas formas 
de conversão dos dados, através do laser ou por LED. 
O funcionamento da fibra óptica ocorre pela luz transmitida no núcleo da fibra, 
desta forma um feixe luminoso é lançado em uma das extremidades do filamento, 
este feixe percorre por toda a estrutura através de reflexões sucessivas. 
Como descrito anteriormente, o cabo de fibra óptica é formado pelo núcleo e 
revestimento externo, no núcleo que ocorre a reflexão da luz principal, no entanto 
essa transmissão dentro do centro só é possível devido a diferença de refração 
entre o revestimento externos e o núcleo. 
Desta forma, o nível de refração maior sempre está no núcleo do material e 
junto ao ângulo de incidência do feixe luminoso, possibilita a reflexão total. Ou seja, 
o reflexo de luz ocorre no núcleo, neste ocorre a reflexão total, este processo 
possibilita que a fibra transmita ondas de luz pelo cabo. 
 
6 
 
1.3.1. Propagação de Onda em Fribras. 
Como evidenciado anteriormente, existem duas categorias de fibras ópticas, 
tipo multimodo e monomodo, estas duas categorias são responsáveis por definir 
como a luz irá propagar no interior do núcleo do condutor. 
As fibras do tipo multimodo possuem diâmetro do núcleo maior, comparada 
as fibras monomodo, desta forma a luz tem vários meios de propagação, isto é, a luz 
percorrer o núcleo por diversos caminhos, conforme figura 3. 
 
Figura 3: Propagação fibra multimodo. 
Já nas fibras do tipo monomodo a luz possui apenas um modo de 
propagação, desta forma a luz percorrer o interior do núcleo por apenas um 
caminho, conforme a figura 4. 
 
Figura 4: Propagação fibra monomodo. 
Na figura 5 observa-se a incidênciade dois raios, raio 1 e 2, estes lançados 
dentro da fibra, com o mesmo ângulo, o raio 1 é refletido no ponto A e o raio 2 é 
refletido no ponto B, vale ressaltar que os dois raios possuem campo elétrico vertical 
a sua direção de propagação. 
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Figura 5: Incidencia de raios nas fibras multimodo e monomodo. 
 Conforme os raios são refletidos, os campos elétricos sofrem deslocamentos 
de fase e os mesmos podem ser reforçados ou anulados em certos pontos da fibra. 
Os raios são reforçados quanto estão em fase, neste momento quando os campos 
estão em fase as ondas são guiadas na fibra, mas quando estão fora de fase as 
ondas são anuladas. Abaixo na figura 6 ilustra os modos de propagação dos raios. 
 
 
Figura 6: Modos de propagação dentro da fibra 
Conclui-se que o modo de propagação dentro da fibras está diretamente 
ligada ao tamanho do diâmetro do núcleo, desta forma diâmetro grande a luz é 
capaz de se propagar em diferentes modos, porém quando o diâmetro é pequeno só 
existe um modo de propagação. 
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1.4. CLASSIFICAÇÕES DE FIBRAS E CABOS ÓPTICOS 
No mercado existe uma variedade de fibras ópticas, cada uma voltada a uma 
aplicação específica. Os tipos podem variar de acordo com material de fabricação e 
as dimensões. No entanto, as fibras estão divididas em dois grupos: monomodo 
(single mode-SM) e multimodo (multi mode-MM). 
1.4.1. Fibras monomodo (single mode-SM) 
As fibras classificadas como monomodo só possuem um único modo de 
propagação, sendo assim os raios de luz percorrem o interior da fibra óptica por um 
só caminho. Essas fibras possuem índice degrau standard e dispersão deslocada ou 
non-zero dispersion (NZD). 
As fibras com índice standard possuem a fabricação mais complexa, pois 
suas dimensões são reduzidas, com larga banda passante e menor atenuação, 
consequentemente aumentando a sua capacidade de transmissão. 
As dimensões desta fibra podem variar de 8µm a 10µm para o núcleo, já para 
a casa pode ser de 125µm. Esse tipo de fibra exige maior cuidado no manuseio. 
1.4.2. Fibras multimodo (multi mode-MM) 
As fibras multimodo possuem vários modos de propagação, sendo assim os 
raios de luz podem percorrer o interior da fibra óptica por diversos caminhos. Neste 
tipo de fibra a variação do índice de refração do núcleo em relação a casca, será o 
responsável por determinar a classificação do índice, que pode ser índice degrau ou 
índice gradual. 
As dimensões das fibras multimodo com índice gradual e degrau são de 
62,5µm e 50µm para o núcleo e 125µm para a casca. 
1.4.3. Cabo Óptico para redes internas 
Este tipo de cabo é constituído com revestimento primário de plástico e 
secundário em poliamida, capaz de proporcionar uma proteção maior para as fibras. 
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Eles são bastante utilizados em ambientes internos, porém de curta distância, e com 
características de retardância a chamas. 
Eles são aplicados em comunicação de dados e vídeo, em redes locais de 
alta velocidade. 
1.4.4. Cabo Óptico para redes internas/externas 
Esses cabos possuem singularidades capazes de atender tanto ambientes 
externos quantos internos, como resistência a intemperismo, retardância a chamas, 
desta forma não é necessário emendas para transição de ambientes. 
1.4.5. Cabo Óptico para redes subterrâneas canalizadas 
Este cabo é constituído com revestimento primário em acrilato, protegido por 
um tubo de material termoplástico e preenchido com geral, evitando a penetração de 
umidade e garantindo a fibra maior proteção mecânica. Ele é muito utilizado em 
instalações subterrâneas e aéreas espinadas em cabo mensageiro. 
1.4.1. Cabo Óptico para redes aéreas autossustentadas 
É composto de elementos capazes de sustentar os cabos nas instalações 
aéreas autossustentado, em vãos de até 200 metros, sem a necessidade de cabo 
mensageiro. 
1.4.2. Cabo Óptico para redes subterrâneas diretamente enterradas 
São cabos enterrados diretamente, sem a necessidade de infraestrutura de 
canalizações. 
1.5. APLICAÇÕES DE FIBRAS ÓPTICAS 
As fibras ópticas atualmente são bastante utilizadas nos sistemas de 
comunicação, sistemas sensores e aplicações militares. 
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1.5.1. Sistemas de Comunicação 
As fibras ópticas são bastante utilizadas nos sistemas de comunicação, tais 
como: 
• Rede telefônica, para interligar centrais de tráfego interurbano e 
interligação de centrais telefônicas urbanas. 
• Rede Digital de Serviços Integrados (RDSI), utilizadas em redes física 
interligando os assinantes à central telefônica local. 
• Cabos Submarinos, utilizando como cabo de transmissão. 
• Televisão por Cabo (CATV) para transmissão de vídeo. 
• Sistema de Energia e Transporte, utilizado para distribuição de energia 
elétrica e sistema de transmissão rodoviário. 
• Rede locais de computadores, utilizado em sistemas de longa distância e 
locais. 
1.5.2. Sistemas Sensores 
A fibra óptica é utilizada, neste caso, como sensor de estímulos externos, 
como por exemplo temperatura, pressão, rotação, dentre outros. Os mercados que 
mais utilizam esse tipo são: 
• Aplicações industriais, utilizado em sistemas de telemetria e supervisão de 
controle de processos. 
• Aplicações médicas, utilizado em sistemas de monitoração interna do 
corpo humano e instrumentação cirúrgica. 
• Automóveis, utilizado em monitoramento do funcionamento do motor. 
1.5.3. Aplicações Militares 
Em sistemas militares a fibra óptica é utilizada desde sistemas de 
comunicação, tanto de voz e dados, sistemas envolvendo navegação e controle de 
misseis ou torpedos guiados por cabo. 
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1.6. VANTAGENS E DESVANTAGENS DA UTILIZAÇÃO DA FIBRA 
ÓPTICA 
A utilização de cabos constituído de fibra ópticas trazem variadas vantagens, 
tais como: 
• Aumento da velocidade de transmissão de dados; 
• Distribuição do sinal de maneira limpa, sem falhas ou oscilações; 
• Menos interferência eletromagnética, pois é fabricada em vidro; 
• Maior área de cobertura e 
• Traz mais segurança de rede, pois a intercepção do trânsito de dados é 
mais difícil. 
No entanto, a fibra apresenta algumas desvantagens, tais como: 
• A disponibilidade, algumas operadoras não conseguem disponibilizar este 
modelo em todas as áreas; 
• O valor da fibra óptica tende a ser mais elevado e 
• O condutor é mais frágil, os fios são mais sensíveis. 
 
 
 
 
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BIBLIOGRAFIA 
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http://www.logicengenharia.com.br/mcamara/alunos/fib_oticas.pdf 
http://www2.dbd.puc-rio.br/pergamum/tesesabertas/0014235_04_cap_02.pdf 
http://www.infis.ufu.br/infis_sys/pdf/RICARDO%20LUIZ%20SILVERIO.pdf 
https://convexnet.com.br/internet-de-fibra-optica-vantagens-e-desvantagens/ 
https://allancaldas.com.br/2020/02/19/fibra-optica-vantagens-e-desvantagens/ 
 
 
 
 
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