Princípios Básicos de Fibras Ópticas e Cabos

A transmissão por fibra óptica é baseada no princípio da reflexão interna total, que ocorre quando a luz encontra a interface entre dois meios diferentes. Em uma etapa-fibra óptica de índice-em que n1 representa o índice de refração do meio do núcleo e n2 representa o índice de refração do meio de revestimento, com n1 > n2-a reflexão interna total ocorre quando a luz que entra no núcleo atinge a interface núcleo-revestimento em um ângulo de incidência maior que o ângulo crítico (θc). Sob estas condições, nenhuma energia luminosa escapa do núcleo, e a luz incidente é capaz de se propagar através da interface através de inúmeras reflexões internas totais.

No entanto, quando uma fibra óptica é dobrada, a normal à interface muda de direção, resultando em ângulos de incidência menores. Consequentemente, o ângulo de incidência de uma parte dos raios de luz cai abaixo de θc, impedindo-os de sofrer reflexão interna total. No entanto, aqueles raios com ângulos de incidência inicialmente maiores ainda podem sofrer reflexão interna total; assim, a transmissão da luz persiste mesmo quando a fibra é dobrada, embora esta flexão resulte em perda de energia. Normalmente, quando o raio de curvatura excede 50 a 100 milímetros, a perda resultante é insignificante. Por outro lado, curvas minúsculas podem causar "perda de microcurvatura" grave.

A teoria das ondas eletromagnéticas é frequentemente empregada para investigar melhor os mecanismos de transmissão de fibra óptica, especificamente resolvendo as equações de onda sujeitas às condições de contorno do meio do guia de ondas de fibra óptica. A propagação da luz dentro de uma fibra óptica compreende numerosos “modos”, cada um representando uma distribuição específica do campo eletromagnético e correspondendo a um raio de luz específico, conforme descrito na óptica geométrica. Os modos guiados específicos presentes em uma fibra óptica dependem da frequência normalizada da fibra (número V-).
Neste contexto, NA denota a Abertura Numérica, parâmetro relacionado aos índices de refração do núcleo e do meio de revestimento; *a* representa o raio do núcleo da fibra; e λ representa o comprimento de onda da luz transmitida. Quando uma fibra óptica é dobrada, ocorre o acoplamento de modo; uma parte da energia muda dos modos guiados para os modos de radiação, escapando assim do núcleo e sendo perdida.
Características de desempenho: Os principais parâmetros que caracterizam uma fibra óptica incluem atenuação, largura de banda e outros.