Minha compreensão pessoal das fibras de núcleo oco

Em 2022, contei uma piada para todo mundo. Olhando para trás agora, percebo que eu mesmo era a piada. É por isso que é crucial ler mais e aprender mais. Na verdade, existem fibras de núcleo sólido e fibras de núcleo oco. Abaixo está minha compreensão pessoal das fibras de núcleo oco.

Vamos comparar fibras de núcleo oco com fibras de núcleo sólido.

Ambas consistem em um núcleo e um revestimento, mas as fibras de núcleo oco têm microestruturasA função dessas microestruturas é confinar a luz dentro do núcleo (para transmissão no ar) por meio de reflexão — ou, em termos mais simples, por meio de um mecanismo de interferência. As fibras tradicionais de núcleo sólido dependem da reflexão interna total (TIR) Princípio de aprisionar a luz dentro do núcleo para transmissão, evitando vazamentos de luz. As fibras de núcleo oco funcionam de forma semelhante: elas confinam a luz dentro do núcleo, mas a luz viaja pelo ar.

Muitas pessoas se perguntam por que as fibras de núcleo oco oferecem velocidades de transmissão tão altas.

Alguns presumem que isso ocorre porque a luz reflete para frente e para trás (refrata repetidamente) em fibras de núcleo sólido, percorrendo um caminho mais longo, enquanto em fibras de núcleo oco, a luz viaja diretamente pelo ar — cobrindo, portanto, uma distância menor. Mas isso é incorreto: a luz só pode viajar em linha reta, mas é impossível que as fibras (sejam sólidas ou ocas) sejam dispostas em uma linha perfeitamente reta durante a fabricação e a instalação dos cabos. Sempre haverá curvas, portanto, a luz em fibras de núcleo oco também sofre reflexão; a diferença é que as microestruturas refletem 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. Em 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 em fibras de núcleo oco), a luz viaja a cerca de 300 milhões de metros por segundo, resultando em um aumento de velocidade de mais de 30%.

Perda diferente

Além disso, a luz no vidro está sujeita a espalhamento de Rayleigh e outros efeitos de espalhamento, resultando em maior atenuação. Para fibras de núcleo sólido operando no comprimento de onda de 1550 nm, a atenuação é de aproximadamente 0,22 dB por quilômetro, enquanto fibras de núcleo oco podem atingir uma atenuação de até 0,09 dB por quilômetro — uma redução de mais de 50%. Isso significa que, nas mesmas condições, a distância de transmissão das fibras de núcleo oco pode ser quase dobrada.

Menor dispersão, maior capacidade

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

Soluções de teste de transmissão

No entanto, como a luz viaja no ar com dispersão de Rayleigh mínima, reflectômetros ópticos de domínio de tempo (OTDRs)—que dependem da dispersão de Rayleigh para testes—não são mais adequados para fibras de núcleo oco, tornando a manutenção mais trabalhosa.

Nossa solução atual é agrupar fibras de núcleo oco e fibras de núcleo sólido em um único cabo óptico para implantação. Se o cabo estiver rompido, podemos localizar a falha testando as fibras tradicionais de núcleo sólido e realizando reparos. Já as fibras de núcleo oco exigem emendadores de fusão de manutenção de polarização (PM) para emendas. Essas máquinas de emenda são grandes e exigem amplo espaço operacional, por isso geralmente precisamos desencapar uma seção relativamente longa do cabo durante a preparação.

A emenda de fibras de núcleo oco também tem requisitos rigorosos para temperatura ambiente e umidade, tornando o processo extremamente desafiador. Em ambientes hostis, pode ser necessário descascar de 4 a 5 metros do cabo e, mesmo assim, não é possível garantir uma emenda bem-sucedida.

O custo das fibras de núcleo oco

Por fim, quanto ao custo das fibras alveolares: é de aproximadamente $5,285 por núcleo por quilômetro— ou seja, $5,285 por núcleo por metro, o que pode ser descrito como "altíssimo". Esse custo é mais de 1.000 vezes maior que o das fibras tradicionais de núcleo sólido (o custo das fibras de núcleo sólido é de aproximadamente ￥ 2.142,86 por quilômetro para um cabo de 4 núcleos). Portanto, a implantação generalizada de infraestrutura de fibras de núcleo oco exigirá mais tempo para reduzir os custos.