A minha compreensão pessoal das fibras de núcleo oco

Em 2022, contei uma anedota a toda a gente. Olhando agora para trás, apercebo-me que eu próprio era a piada. É por isso que é crucial ler mais e aprender mais. De facto, existem fibras de núcleo sólido e fibras de núcleo oco. A seguir, apresento o meu entendimento pessoal das fibras de núcleo oco.

Comparemos as fibras de núcleo oco com as fibras de núcleo sólido.

Ambas são constituídas por um núcleo e um revestimento, mas as fibras de núcleo oco têm microestruturas. A função destas microestruturas é confinar a luz dentro do núcleo (para transmissão no ar) através da reflexão - ou, simplificando, através de um mecanismo de interferência. As fibras tradicionais de núcleo sólido baseiam-se no reflexão interna total (TIR) As fibras de núcleo oco funcionam de forma semelhante: confinam a luz dentro do núcleo para transmissão, evitando a fuga de luz. As fibras de núcleo oco funcionam de forma semelhante: confinam a luz dentro do núcleo, mas a luz viaja através do ar.

Muitas pessoas perguntam-se porque é que as fibras de núcleo oco oferecem velocidades de transmissão tão elevadas.

Alguns assumem que isso se deve ao facto de a luz saltar para trás e para a frente (refratar repetidamente) nas fibras de núcleo sólido, percorrendo um caminho mais longo, enquanto nas fibras de núcleo oco a luz viaja diretamente através do ar - percorrendo assim uma distância mais curta. Mas isto é incorreto: a luz só pode viajar em linha reta, mas é impossível que as fibras (sólidas ou ocas) sejam colocadas numa linha perfeitamente reta durante o fabrico e a instalação dos cabos. Haverá sempre curvas, pelo que a luz nas fibras de núcleo oco também sofre reflexão; a diferença é que as microestruturas reflectem a luz de volta para o núcleo.

Diferentes meios de transmissão

A verdadeira razão para o aumento significativo da velocidade reside na diferentes meios de transmissão. Nas fibras de núcleo sólido, a luz viaja através do vidro a uma velocidade de aproximadamente 200 milhões de metros por segundo, enquanto no ar (o meio nas fibras de núcleo oco), a luz viaja a cerca de 300 milhões de metros por segundo - resultando num aumento de velocidade de mais de 30%.

Perdas diferentes

Além disso, a luz no vidro está sujeita a Dispersão de Rayleigh e outros efeitos de dispersão, conduzindo a uma maior atenuação. Para fibras de núcleo sólido a funcionar no comprimento de onda de 1550 nm, a atenuação é de cerca de 0,22 dB por quilómetro, enquanto as fibras de núcleo oco podem atingir uma atenuação tão baixa como 0,09 dB por quilómetro - uma redução de mais de 50%. Isto significa que, nas mesmas condições, a distância de transmissão das fibras de núcleo oco pode ser quase duplicada.

Menor dispersão, maior capacidade

Além disso, a transmissão da luz no ar resulta em menor dispersão e maior capacidade. Por exemplo, os lasers de alta potência não podem ser transmitidos através de fibras de núcleo sólido, uma vez que o vidro seria danificado (queimado) pelo laser. Outra caraterística das fibras de núcleo oco é a sua diâmetro maior (muito mais espessas do que as fibras de núcleo sólido), o que conduz a menor resistência à flexão.

Soluções de teste de transmissão

No entanto, uma vez que a luz viaja no ar com uma dispersão mínima de Rayleigh, reflectómetros ópticos no domínio do tempo (OTDR)-que se baseiam na dispersão de Rayleigh para efetuar os ensaios, já não são adequados para fibras de núcleo oco, tornando a manutenção mais complicada.

A nossa solução atual é agrupar fibras de núcleo oco e fibras de núcleo sólido num único cabo ótico para a implantação. Se o cabo estiver partido, podemos localizar a falha testando as fibras tradicionais de núcleo sólido e efetuar reparações. Entretanto, as fibras de núcleo oco requerem fusion splicers com manutenção da polarização (PM) para efetuar a emenda. Estas máquinas de emenda são grandes e requerem um amplo espaço de funcionamento, pelo que, normalmente, é necessário retirar uma secção relativamente longa do cabo durante a preparação.

A emenda de fibras de núcleo oco também tem requisitos rigorosos em termos de temperatura e humidade ambiente, tornando o processo extremamente difícil. Em ambientes agressivos, pode ser necessário descascar 4-5 metros do cabo e, mesmo assim, não é possível garantir o sucesso da união.

O custo das fibras de núcleo oco

Por último, no que respeita ao custo das fibras de núcleo oco: é aproximadamente $5,285 por núcleo por quilómetro-ou seja, $5,285 por núcleo e por metro, o que pode ser descrito como “elevadíssimo”. Este custo é mais de 1.000 vezes superior ao das fibras tradicionais de núcleo sólido (o custo das fibras de núcleo sólido é de cerca de ￥2.142,86 por quilómetro para um cabo de 4 núcleos). Por conseguinte, a implantação generalizada de infra-estruturas de fibras de núcleo oco exigirá mais tempo para reduzir os custos.