Como funciona a fibra óptica

Fibra óptica, esta fibra esbelta aparentemente simples, na verdade contém princípios técnicos complexos e extenso valor de aplicação. Este artigo o levará a entender a estrutura básica da fibra óptica, o princípio da propagação da luz nela e suas aplicações práticas em vários campos.

A estrutura básica das fibras ópticas

A fibra óptica é composta por três partes principais: um núcleo, um revestimento e um revestimento. O núcleo é o núcleo de uma fibra óptica e é responsável pela tranSMissão de sinais de luz. Geralmente é feito de dióxido de silício de alta pureza, às vezes dopado com outros materiais para ajustar seu índice de refração. O revestimento envolve o núcleo e tem um índice de refração mais baixo do que o núcleo. Essa diferença é fundamental para a capacidade da luz de viajar através da fibra. A camada de revestimento mais externa protege a fibra de danos mecânicos e erosão ambiental.

O princípio da propagação da luz em fibras ópticas

A propagação da luz em uma fibra óptica depende do princípio da reflexão total. Quando os raios de luz são direcionados do núcleo com um índice de refração mais alto para o revestimento com um índice de refração mais baixo, se o ângulo incidente atingir um ângulo crítico, a luz será refletida de volta ao núcleo em sua totalidade, em vez de refratada no revestimento. Este fenômeno de reflexão total permite que a luz reflita continuamente ao longo do núcleo da fibra, formando um "tubo de luz" eficiente. O tamanho do ângulo crítico depende da diferença no índice de refração entre o núcleo e o revestimento. Como quase não há vazamento de luz dentro da fibra, o sinal óptico pode manter uma baixa perda de energia durante a transmissão de longa distância. A tecnologia moderna de fibra óptica foi capaz de alcançar uma atenuação extremamente baixa, permitindo a transmissão estável de sinais ópticos por distâncias de milhares de quilômetros. Além disso, através da tecnologia de multiplexação por divisão de comprimento de onda (WDM), sinais ópticos de diferentes comprimentos de onda podem se propagar independentemente na mesma fibra, aumentando muito a capacidade de transmissão da fibra.

Cenários de aplicação de fibra óptica

A faixa de aplicação da fibra óptica é muito ampla. No campo da comunicação, a fibra óptica é a base das redes de comunicação modernas, fornecendo canais de transmissão de alta velocidade e grande capacidade para serviços como Internet, telefone e TV. Sua largura de banda excede em muito a dos cabos de cobre tradicionais, que podem atender streaming de vídeo de alta resolução, download de dados em grande escala e outras necessidades de transmissão de dados de alta velocidade. Na área médica, os endoscópios de fibra óptica usam fibras ópticas para transmitir luz para o interior do corpo humano. Os médicos podem verificar e diagnosticar observando as imagens retornadas pelas fibras ópticas. Tem as vantagens de menos trauma e campo de visão claro. No campo industrial, os sensores de fibra óptica são amplamente utilizados na medição e monitoramento de quantidades físicas, como temperatura, pressão e tensão. Eles têm as vantagens de anti-electromagnetic interferência, alta sensibilidade e tamanho pequeno. Eles podem funcionar de forma confiável em ambientes hostis. Além disso, no campo militar, fibras ópticas são usadas para construir redes de comunicação seguras e confiáveis e equipamentos militares especiais, garantindo a transmissão segura e o controle preciso de informações militares.

Através da introdução acima, podemos ver que a fibra óptica não só tem vantagens únicas em tecnologia, mas também desempenha um papel insubstituível em muitos campos. Com o avanço contínuo da tecnologia, a perspectiva de aplicação da fibra óptica será mais ampla.