O que são e como funcionam as Fibras Ópticas – I

Introdução às conexões ópticas

Por Renan Drech Catelan

Nesta série de artigos vamos explorar o mundo das conexões ópticas. Começaremos com um histórico resumido sobre as fibras ópticas e então vamos explicar o funcionamento das tecnologias envolvidas.

Breve Histórico das Fibras Ópticas

Fibra Óptica é a forma como o mundo se conecta. E devemos pensar de uma forma global no sentido literal. As conexões por fibra óptica são utilizadas dentro de datacenters para o máximo desempenho entre os dispositivos, em backbones regionais e intercontinentais, através de cabos submarinos. Graças às fibras ópticas temos conexões de até 100 Gbps entre dispositivos em um datacenter e como um exemplo simples, o SAM-1, cabo que interliga as Américas do Sul, Central e do Norte, possui velocidades de até 1.92 Tbps.

A capacidade de propagação da luz num meio de transferência já era conhecida desde 1840 quando Jacques Babinet e Daniel Colladon demonstraram que quando uma fonte de luz era apontada para um tanque de água, e este possuía um furo, fazendo com que a água vazasse em direção à um balde abaixo, a luz seguia o caminho da água.

Exemplo do experimento de Jacques Babinet e Daniel Colladon

Exemplo do experimento de Jacques Babinet e Daniel Colladon https://www.phys.ufl.edu/demo/6_Optics/A_GeometricOptics/LaserWater.jpg

A partir destes experimentos, durante a primeira metade do século XX, outros cientistas foram capazes de experimentar com diversos materiais. Entre eles John Logie Baird, que foi um dos pioneiros da televisão e merece um artigo próprio. Vários experimentos ocorreram visando expandir o tamanho máximo da fibra e diminuir a taxa de atenuação de luz, que é medida em decibéis.

Em 1965, dois cientistas trabalhando para a Standard Telephones and Cables da Grã-Bretanha, teorizaram que poderiam diminuir a atenuação para 20dB por quilômetro (dB/Km, já que a taxa de perda é medida em decibéis). A proposta deles era que impurezas como sujeira microscópica e até métodos de ligação entre as fibras, e o mais importante, o material utilizado na fabricação das fibras (que não são de vidro mas sim de silício dopado com algum material, fora as feitas de plástico) e a pureza desses materiais.

Através deste trabalho, Charles K. Kao, batizado de o pai da fibra óptica, ganhou o prêmio nobel de 2009.

Charles Kao - Pai das Fibras ópticas

Este é o chinês a quem você tem que agradecer por poder ver os vídeos da Sasha Grey

Este feito foi conseguido alguns anos mais tarde, no começo da década de 70, quando cientistas da Corning, empresa especializada em vidros (que também fabrica o Gorilla Glass utilizado em vários telephone celulares) conseguiram pela primeira vez uma taxa de atenuação de 17dB/Km e então alguns anos depois 4dB/Km misturando o element germânio com o silício do núcleo da fibra. Em 1983, a mesma empresa conseguiu fabricar 50 metros de fibra óptica por segundo, ante os 4 metros dos anos anteriores. Com isto ficou mais barato fabricar fibra óptica do que cabos de cobre.

Em 1988 entra em operação o primeiro cabo submarino feito totalmente de fibra óptica, o TAT-8, que ligava a costa leste dos EUA com a Grã-Bretanha e França. Ficou em operação até 2002 e transmitia 20 Mb de tráfego através de 3 pares de fibras, porém apenas um deles ficava disponível. Infelizmente (ou felizmente) nos primeiros anos os engenheiros descobriram que tubarões adoram comer fibra óptica e tiveram de realizar diversas manutenções e reparos, mesmo com o cabo possuindo um escudo elétrico, que não afetava a fibra, diferente de cabos de cobre.

Próximo: Fibras Monomodo e Multimodo


Sobre Renan Drech Catelan 

O ano de 2018 marca dez anos que foi aluno de Fábio dos Reis. 

Talvez a lição mais importante foi ter aprendido a aprender. Odeia ambiente corporativo e descobriu que seu lugar é se escondendo em datacenters.

Quanto mais velho o computador, mais vai gostar, independentemente do sistema e mesmo nas horas de folga fica trabalhando por que não para de quebrar e consertar algo.

Renan Drech Catelan é Técnico de Computadores formado pelo Senac São paulo e é graduado em Redes de Computadores pela Faculdade Carlos Drummond de Andrade. Já trabalhou nos Correios de São Paulo, CYLK IT Solutions, entre outras. Está a quase cinco anos trabalhando em Datacenters pela Amazon AWS.

2 Comentários em O que são e como funcionam as Fibras Ópticas – I

  1. Cosme silva // 12/08/2018 em 6:22 // Responder

    Muito bom este trabalho.estou gostando muito.

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