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A maioria dos cabos de fibra óptica em uso atualmente oferece capacidades de transmissão na faixa de 10 a 40 Gbps. No entanto, para atender a demandas de aplicações que requerem taxas de transferência mais elevadas, algumas empresas de telecomunicações desenvolveram cabos com mais de 7000 km de extensão, com capacidade de transmitir até 15,5 Tbps (Terabits por segundo).

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Cabos Submarinos e Internet Global: Cabos de fibra ótica submarinos, estendendo-se por milhares de quilômetros sob os oceanos, formam a espinha dorsal das conexões globais. Com capacidades impressionantes, como os cabos transatlânticos que suportam até 200 milhões de circuitos telefônicos, eles representam aproximadamente 99% das conexões em nosso planeta. O SeaMeWe 3, por exemplo, conecta 32 países em uma extensão de cerca de 39 mil quilômetros.

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Imagem 8 - Representação dos cabos de fibra óptica submarinos. Fonte: VENTURA, 2021.

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Redes Telefônicas: As fibras óticas são fundamentais em redes telefônicas, superando cabos metálicos em termos de distância e largura de banda. Essa tecnologia eficiente oferece economia de custos em comparação com alternativas convencionais.

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HELERBROCK, Rafael. Fibra óptica. Brasil Escola, [s.a.]. Disponível em: <https://brasilescola.uol.com.br/fisica/fibra-optica.htm>. Acesso em 13 de outubro de 2023.

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Obtenção de Imagens: Fibras ópticas são utilizadas para capturar imagens em locais de difícil acesso, permitindo a reflexão da luz ao longo de grandes distâncias e possibilitando a visualização remota.

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Linhas de fibras ópticas são filamentos extremamente finos de vidro puro que conduzem informações digitais por longas distâncias.

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A transmissão de dados através de fibra ótica difere do método convencional de cabos, pois, visando maior velocidade, converte todo o sinal em luz por meio de conversores integrados nos transmissores.

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Para reduzir custos em conexões de longa distância, instala-se um excesso de cabos, conhecidos como "fibra escura", não utilizados inicialmente. Esses cabos extras, disponíveis para expansões futuras ou substituição de danificados, não são chamados assim devido à cor, mas porque permanecem inativos.

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Imagem 1 - Representação de uma fibra óptica. Fonte: Navégalo, 2019.

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Esse sistema de transmissão óptico consiste em:
-Uma fonte de luz;
-Meio de transmissão;
-Detector;

As camadas mais comuns de uma fibra óptica são:
-Proteção plástica;
-Fibra de fortalecimento;
-Revestimento interno;
-Camada de refração;
-Núcleo.

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Imagem 2 - Representação das camadas de uma fibra óptica. Fonte: Elviro Blogspot, 2013.

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Num cabo de fibra ótica, a luz percorre o núcleo (transparente), refletindo continuamente nas paredes revestidas de espelhos, seguindo o princípio da reflexão interna total levando em conta um ângulo limite. A camada de refração não absorve luz do núcleo, permitindo que a onda luminosa percorra longas distâncias. Contudo, parte do sinal luminoso degrada-se na fibra, principalmente devido a impurezas presentes no vidro.

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Imagem 3 - Explicação física da reflexão total que ocorre no núcleo da fibra óptica, bem como o cálculo do ângulo limite. Fonte: CARVALHO, 2019.

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Fibras ópticas podem ser conectadas de três formas: através de conectores nas extremidades (perda de 10-20% de luz), união mecânica (perda de 10% de luz), ou fusão para formar uma conexão sólida (quase sem emendas, com pequena atenuação). Reflexões no ponto de junção podem interferir no sinal.

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Para sinalização em fibras ópticas, LEDs e lasers semicondutores são fontes com propriedades ajustáveis pelo uso de interferômetros. A detecção na extremidade receptora envolve fotodiodos, com uma limitação de cerca de 100 Gbps devido ao tempo de resposta. O ruído térmico é um fator crítico, requerendo pulsos de luz com energia suficiente para uma detecção confiável e uma taxa de erros mínima.

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Imagem 4 - Comparação entre o LED e o laser semicondutor. Fonte: TANENBAUM et al, 2021.

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CARVALHO, Joel Pedro. Sensor de gás para aplicações ambientais. Slide Serve, 2019. Disponível em: <https://www.slideserve.com/olin/sensor-de-g-s-para-aplica-es-ambientais-powerpoint-ppt-presentation>. Acesso em: 13 de outubro de 2023.

FIBRA ÓPTICA. Elviro Blogspot, 2013. Disponível em: <https://elviro.blogspot.com/2013/09/fibra-optica.html>. Acesso em: 13 de outubro de 2023.

HELERBROCK, Rafael. Fibra óptica. Brasil Escola, [s.a.]. Disponível em: <https://brasilescola.uol.com.br/fisica/fibra-optica.htm>. Acesso em 13 de outubro de 2023.

QUÉ es la fibra óptica?. Navégalo, 2019. Disponível em: <https://www.navegalo.com/que-es-la-fibra-optica/>. Acesso em: 13 de outubro de 2023.

RAULINO, Felipe. Introdução a Redes de Computadores: Meios de Transmissão. [s.c]: IFRN, [s.a]. Disponível em: <https://docente.ifrn.edu.br/filiperaulino/disciplinas/introducao-redes-de-computadores/aulas/aula-03_meios-de-transmissao>. Acesso em: 13 de outubro de 2023.

TANENBAUM, A. S.; FEAMSTER, N.; WETHERALL, D. J. Redes de computadores. 6. ed. São Paulo: Grupo A, 2021. E-book. Disponível em: https://plataforma.bvirtual.com.br. Acesso em: 13 de outubro de 2023.

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Levando em conta características de estrutura e transmissão, as fibras ópticas podem ser: monomodo ou multimodo.

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Sensores: A aplicação das fibras ópticas na construção de sensores é diversificada, abrangendo detecção sensível a variações de temperatura, pequenas deformações em sólidos, frequências de luz e polarização da luz, entre outras funcionalidades.

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Fibra Monomodo: -Núcleo com diâmetro de 8 a 10 micrômetros;
-Um único sinal por vez;
-Geralmente, a fonte de luz é um laser semicondutor, mais caro e sensível à variação de temperatura;
-Uma única fonte de luz para enormes distâncias;
-Maiores distâncias entre retransmissores;
-Vidro mais puro;
-Mais cara.

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Fibra Multimodo: -Núcleo de 50 a 100 micrômetros de diâmetro;
-Vários sinais ao mesmo tempo;
-Geralmente, utiliza luz de LED;
-Distâncias menores;
-Mais flexíveis e fáceis de trabalhar;
-Vidro mais simples;
-Mais baratas;
-Largura limitada em grandes distâncias.

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Imagem 5 - Representação da fibra multimodo e monomodo, além da comparação de extensão. Fonte: NASCIMENTO, 2012.

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Imagem 6 - Comparação da extensão e longitude de onda entre multimodo e monomodo, levando em conta o diâmetro. Fonte: Univ Telecomunicaciones, [s.a.].

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NASCIMENTO, Carlos Eduardo. Fibra óptica. Fotônica Século 21, 2012. Disponível em: <http://www.fotonicaseculo21.com.br/2012/12/fibra-optica.html>. Acesso em: 13 de outubro de 2023.

RAULINO, Felipe. Introdução a Redes de Computadores: Meios de Transmissão. [s.c]: IFRN, [s.a]. Disponível em: <https://docente.ifrn.edu.br/filiperaulino/disciplinas/introducao-redes-de-computadores/aulas/aula-03_meios-de-transmissao>. Acesso em: 13 de outubro de 2023.

SOUZA, Rafael. Fibras Ópticas e Conectores. Techenter, 2019. Disponível em: <https://techenter.com.br/fibras-opticas-e-conectores/>. Acesso em: 13 de outubro de 2023.

TANENBAUM, A. S.; FEAMSTER, N.; WETHERALL, D. J. Redes de computadores. 6. ed. São Paulo: Grupo A, 2021. E-book. Disponível em: https://plataforma.bvirtual.com.br. Acesso em: 13 de outubro de 2023.

TIPOS de fibra óptica Monomodo y Multimodo. Univ Telecomunicaciones, [s.a.]. Disponível em: <https://univtelecomunicaciones.blogspot.com/2016/10/tipos-de-fibra-optica-monomodo-y.html>. Acesso em: 13 de outubro de 2023.

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Aplicações na Medicina e Engenharia Mecânica: As fibras óticas têm diversas aplicações na medicina e engenharia, incluindo iluminação, sensores, lasers e instrumentos médicos para examinar cavidades internas do corpo.

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Imagem 9 - O endoscópio é um exemplo do uso de fibra óptica na medicina. Fonte: HELERBROCK, [s.a.].

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Vantagens: -Transporta luz em vez de eletricidade;
-Sinal mais rápido devido à maior velocidade de propagação da luz;
-Possui ampla largura de banda, podendo atingir dezenas de terabits por segundo (Tbps);
-Imune a interferências eletromagnéticas;
-Sinal percorre longas distâncias com mínimas perdas;
-Ocupa menos espaço devido ao diâmetro reduzido do cabo;
-Utilizável em ambientes sensíveis a faíscas e calor, sem risco de incêndios;
-Adequado para locais com alto ruído e interferências.

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Desvantagens: -Menos familiar, sendo necessária maior instrução;
-Podem ser facilmente danificadas;
-Comunicação bidirecional exige duas fibras ou duas bandas de frequência;
-Em geral, são mais caras do que as interfaces elétricas.

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Imagem 7 - Comparação de banda entre fibra óptica, par trançado e cabo coaxial. Fonte: SD Solution, 2019.

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O QUE é Fibra Óptica e como funciona?. SD Solution, 2019. Disponível em: <https://sdsolution.com.br/o-que-e-fibra-optica-e-como-funciona/>. Acesso em: 13 de outubro de 2023.

SOUZA, Rafael. Fibras Ópticas e Conectores. Techenter, 2019. Disponível em: <https://techenter.com.br/fibras-opticas-e-conectores/>. Acesso em: 13 de outubro de 2023.

TANENBAUM, A. S.; FEAMSTER, N.; WETHERALL, D. J. Redes de computadores. 6. ed. São Paulo: Grupo A, 2021. E-book. Disponível em: https://plataforma.bvirtual.com.br. Acesso em: 13 de outubro de 2023.

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FIBRA óptica. In: WIKIPEDIA, a enciclopédia livre. Flórida: Wikipedia Fundation, 2023. Disponível em: <https://pt.wikipedia.org/wiki/Fibra_%C3%B3ptica>. Acesso em: 13 de outubro de 2023.

HELERBROCK, Rafael. Fibra óptica. Brasil Escola, [s.a.]. Disponível em: <https://brasilescola.uol.com.br/fisica/fibra-optica.htm>. Acesso em 13 de outubro de 2023.

RAULINO, Felipe. Introdução a Redes de Computadores: Meios de Transmissão. [s.c]: IFRN, [s.a]. Disponível em: <https://docente.ifrn.edu.br/filiperaulino/disciplinas/introducao-redes-de-computadores/aulas/aula-03_meios-de-transmissao>. Acesso em: 30 de setembro de 2023.

VENTURA, Layse. Agora é oficial: cabo submarino de fibra óptica que liga Brasil à Europa é inaugurado. Olhar Digital, 2021. Disponível em: <https://olhardigital.com.br/2021/06/01/internet-e-redes-sociais/cabo-submarino-que-liga-brasil-a-europa-e-inaugurado/amp/>. Acesso em: 13 de outubro de 2023.