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Como é o processo de “emenda de uma fibra ótica” e por que ele é complexo, às vezes demorado?

Para responder de modo adequado e sintético, vamos primeiro abordar resumidamente as fibras óticas. Em seguida, veremos uma síntese do processo de “emenda” destas fibras.

Fibras óticas

* As fibras óticas são finos fios feitos de sílica, silicone, vidro, nylon ou plástico, que são materiais dielétricos (isolantes elétricos) e transparentes para a faixa do espectro da luz visível e infravermelho próximo.

* Elas são “guias de onda”, e podem ser informalmente entendidas como “encanamentos de luz”: a luz aplicada a uma das extremidades percorre a fibra até sair pela outra extremidade, podendo este percurso atingir centenas de quilômetros sem a necessidade de que o sinal seja regenerado.

* Cada metade do cabo de fibra óptica é composta de camadas de material. Na parte externa, uma cobertura plástica deve obedecer às normas de construção no prédio e aos códigos de proteção contra incêndio para que o cabo inteiro fique protegido. Sob a cobertura, uma camada de fibras Kevlar (também usada em coletes à prova de bala) amortece impactos e proporciona maior robustez. Sob as fibras de Kevlar, outra camada de plástico, denominada capa, dá proteção e amortece impactos. Alguns cabos de fibra óptica projetados para entrarem em contato com o solo devem conter fios de aço inoxidável ou de outro material que proporcionam maior robustez. Todo esse materiais protegem o “fio de vidro”, que é tão fino quanto um fio de cabelo.

* Os dados percorrem o centro de cada fio de fibra de vidro, denominado núcleo. A luz de um diodo ou laser entra no núcleo através de uma das extremidades do cabo e segue adiante, por meio de um fenômeno denominado reflexão total interna.

* As fibras ópticas podem ser consideradas basicamente como guias de luz. A luz transmite a informação no sistema binário, ou seja, pulso de luz ou não. Para entendermos como funciona o sistema digital de comunicação, vamos entender inicialmente a diferença entre ele e o sistema analógico: Um toca-discos funciona através do método de transmissão de sinal analógico, pois há uma agulha que é colocada sobre os sulcos do disco e transmite ao amplificador as vibrações que nela estão gravadas. Se você quiser experimentar, pode colocar nos sulcos de um disco, bem velho de preferência, uma lâmina afiada e você vai perceber que a música do disco começará a ser reproduzida num volume bem reduzido através das vibrações da lâmina. Se analisarmos agora um CD Player, veremos que a informação dele é digital, ou seja, é dada apenas pela informação 0 ou 1 do código binário e, portanto, tem de ser traduzida antes de ser amplificada.

* Nas fibras ópticas é isto o que acontece, pois transformamos sinais contínuos, como, por exemplo, nossa voz, que varre freqüências desde poucos Hz até um máximo de 4000Hz, em sinais discretos na forma binária. Temos então que cada zero corresponde a uma ausência de pulso luminoso e o um corresponde a um pulso luminoso. O pulso luminoso pode ser devido a um laser ou a um diodo emissor de luz (LED).

* A moderna tecnologia encontrou na fibra ótica um meio de transmissão de informações que apresenta notáveis vantagens sobre os tradicionais, com vastas aplicações nas telecomunicações, na medicina e na engenharia. As fibras ópticas são atualmente as maiores responsáveis pelas revoluções ocorridas nas telecomunicações. Elas têm tomados os lugares dos cabos metálicos na transmissão de dados e têm capacidade de transmitir uma quantidade enorme de informações com confiabilidade e velocidade incríveis.

Emendas em fibra óticas & processos para a realização de emendas em fibras óticas:

1) Emenda por Fusão

Basicamente, como o próprio nome diz, este processo consiste em “fundir” uma fibra óptica à outra. Este processo não é exatamente simples ou rápido, como se pode ver abaixo.

Para que seja possível a fusão das fibras é necessária a utilização de uma “Máquina de Emenda Óptica” na qual as duas fibras são alinhadas frente a frente, mantendo-se uma pequena distância entre as mesmas. No local onde existe esta pequena distância encontram-se, de forma perpendicular com as fibras, dois “pólos” também alinhados frente a frente um com o outro, todavia, com uma certa distância entre os mesmos. Faz-se necessário passar energia elétrica de um pólo para o outro e devido à distância que existe entre os mesmos são formados arcos voltaicos que aquecem as fibras a temperaturas altíssimas, que provocam a fusão entre as mesmas. Ou seja, a fibra é introduzida na máquina de fusão, limpa e clivada, para, após o delicado alinhamento apropriado, ser submetida à um arco voltaico que eleva a temperatura nas faces das fibras, provocando o seu derretimento e a sua soldagem.

Após o término do processo de fusão, é necessário fazer a cobertura das fibras ópticas nos pontos em que foram feitas as emendas. Para tanto existe um protetor de emenda feito de tubo cilíndrico termocontrátil transparente contendo um elemento metálico em aço inoxidável, o qual tem a finalidade de garantir o reforço mecânico das emendas, protegendo-a contra quebras e fraturas. Após a proteção, a fibra emendada é acomodada em recipientes chamados caixa de emendas. As caixas de emendas podem ser de vários tipos, de acordo com a aplicação e o número de fibras. Umas, por exemplo, são pressurizáveis ou impermeáveis, já outras são resistentes ao sol, para instalação aérea.

O custo de todo o material necessário para este tipo de emenda é alto, pois o processo de “Emenda Óptica por Fusão” exige um custo alto de investimento nos equipamentos para a sua operação. Entretanto, este processo agiliza as instalações e garante uma grande confiabilidade no sistema.

A clivagem, acima citada, é o processo de corte da ponta da fibra óptica. É efetuada a partir de um pequeno ferimento na casca da fibra óptica (risco), a fibra é tracionada e curvada sob o risco, assim o ferimento se propaga pela estrutura cristalina da fibra. A qualidade de uma clivagem deve ser observada com microscópio.

2) Emenda Mecânica

Este processo consiste em alinhar duas fibras através do uso de um tipo de “luva” especialmente desenvolvida para tal finalidade, a qual mantém estas fibras posicionadas frente a frente, sem uni-las definitivamente. O custo de investimento em materiais para a operação deste tipo de processo é relativamente reduzido, porém não é aconselhável em sistemas que exijam uma grande confiabilidade.

3) Emenda por Acoplamento de Conectores

Este processo é bem semelhante ao processo de Emenda Mecânica, onde duas fibras devem ser alinhadas. Entretanto, em cada fibra é colocado um conector óptico e estes dois conectores são encaixados em um acoplador óptico de modo a tornar possível o alinhamento entre as fibras, sem uni-las definitivamente. Este processo é o menos aconselhável de todos, já que apesar do custo mais reduzido é o que demanda maior tempo para realização.