Luz e tecnologia: como a fibra óptica transmite luz?

Jul 21, 2023

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Desde que o primeiro filamento de quartzo foi retirado em 1930, entrámos verdadeiramente na era da fibra óptica. Até o momento, já temos vários tipos de fibras ópticas, como fibra óptica multimodo G.651, fibra óptica monomodo G.652, G.653, G.654, G.655 e assim por diante. Essas fibras formam a base de todas as nossas comunicações ópticas.
 
Então, como a luz é transmitida em uma fibra óptica?
 

Digamos que queremos direcionar o feixe de uma lanterna para um corredor longo e reto na outra extremidade, basta apontar o feixe diretamente para o corredor, a luz viaja em linha reta e sabemos que está tudo bem. E se o corredor tiver uma curva? Neste momento, um espelho pode ser colocado no canto para refletir o feixe no canto. E se o corredor for muito sinuoso, com múltiplas curvas? Também é possível forrar as paredes com espelhos e inclinar o feixe de luz para que ele salte de um lado para o outro ao longo do corredor. Isto é exatamente o que acontece quando a luz viaja através de uma fibra óptica, mas a luz é totalmente refletida na fibra.

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A fibra nua pura tradicional consiste em duas camadas, interna e externa. Para atingir a condição de reflexão total, o índice de refração N1 da camada interna é maior que o índice de refração N2 da camada externa, e N1 maior que N2 é condição necessária para a transmissão de sinais ópticos na fibra óptica.

 

Porém, quando a luz é transmitida na fibra óptica, quando a fibra óptica é dobrada, o número de reflexões para frente e para trás aumenta e o ângulo de reflexão também aumenta. Contanto que a curvatura não seja particularmente severa, a luz não vazará da fibra, por isso geralmente temos certas restrições na curvatura da fibra. Além disso, sabemos que as fibras ópticas comuns são divididas em fibras ópticas monomodo e multimodo. Qual é a diferença em seus métodos de transmissão, a figura a seguir pode ser uma exibição muito intuitiva.

 

Aqui está uma breve menção a um novo tipo de fibra óptica que se tornou popular nos últimos anos: a fibra óptica de núcleo oco.
 

Ao contrário das fibras ópticas tradicionais, as fibras de núcleo oco não orientam a transmissão da luz por reflexão total, mas guiando a luz através da região oca entre os meios de fibra, cuja seção transversal se assemelha a um favo de mel.

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O princípio da transmissão de luz em uma fibra de núcleo oco é mais parecido com o uso de um espelho multicamadas para obter o efeito de reflexão total através da reflexão em fase de muitas superfícies dielétricas.

 

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