03-Como a luz faz curva na fibra

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Redes Ópticas: A Fibra Óptica Em 1870, John Tyndall demonstrou que um feixe de luz podia ser guiado, por reflexão interna, num jato de água vindo de um orifício de um balde para outro recipiente. O principio de operação das fibras é baseado nas leis de Snell [2], que provam que havendo incidência da luz em meios com diferentes índices de refração (n1 e n2), em geral haverá um raio refletido e outro refratado (ver figura 2). Nos casos em que o índice de refração do meio incidido é menor (n1>n2), e o ângulo de reflexão for maior do que 1° ocorrerá o fenômeno conhecido como reflexão interna total.

Figura 2: Teoria da lei de Snell Repetindo esse processo em outra interface, é possível construir o guia de onda necessário para transportar a luz refletida. De posse desse conceito, foi possível desenvolver as especificações necessárias para que as fibras fossem utilizadas como guia de onda óptico. No processo de produção inicial, as fibras sofriam com dois problemas: espalhamento Rayleight e a absorção da luz por íons OH na estrutura de dióxido de silício, causando altíssima atenuação no meio. Por conta dessas dificuldades, só foi possível atingir as especificações de requisitos apresentadas em 1963 por Charles Kuen Kao no ano de 1970 pela equipe da Corning Glass Works (USA), que conseguiu fabricar uma fibra com atenuação de 20dB por km e dois anos mais tarde (em 1972) em pequena escala, fibras com atenuação na ordem de 4dB por km (comparada às primeiras fibras na ordem de 1000 dB por km). Um terceiro problema é que nas técnicas utilizadas, um único pulo viaja por três caminhos diferentes na fibra, tendo eles diferentes tempos de chegada e causando uma amplitude mais ampla que a entrada. Esse fenômeno é conhecido como alargamento de pulso.

Figura 3: Tipos de Fibra Esse problema só veio a ser solucionado com utilização de fibras monomodo com núcleos inferiores a 10 micrometros e apenas um raio ao longo do meio (ver figura 3), eliminando o problema de dispersão modal [3]. Conquistada uma nova fase, surgiram novos fenômenos de dispersão como: o PMD, dispersão dos modos de polarização, que ocorre devido a imperfeições e assimetrias da fibra, e a dispersão material, que ocorre devido aos emissores de luz não trabalharem em um único comprimento de onda.