Os cabos de fibra óptica revolucionaram a transmissão de dados ao redor do mundo e são usados em diversas aplicações, tudo graças à sua resistibilidade ao ruído e ao efeito da interferência EM.

A tecnologia de cabos de fibra óptica tem uma história interessante e foi inventada na década de 1920. Muitos avanços foram feitos nessa tecnologia incrível ao longo do tempo. Isso resultou no amplo uso de cabos de fibra óptica em muitas aplicações, incluindo a internet, indústria médica e comunicação por telefone celular. Esses cabos auxiliarão ainda mais no desenvolvimento de sistemas de alta tecnologia na futuro.

Continue lendo para saber mais sobre o contexto histórico dos cabos de fibra óptica, suas aplicações atuais e seu futuro.

O antecessor do cabo de fibra óptica: 

O Telégrafo

Na década de 1800, a telegrafia elétrica foi desenvolvida como uma forma de comunicação a longas distâncias. O primeiro experimento bem-sucedido foi realizado por Sir Charles Wheatstone e William Fothergill Cook em 1837. Essa tecnologia ainda é usada hoje, caso você já tenha discado um número internacional para uma ligação telefônica ou enviado flores para alguém no exterior! A telegrafia elétrica lançou as bases para o futuro desenvolvimento de cabos de fibra óptica; tornou possível enviar mensagens a grandes distâncias sem depender do transporte de pessoas a altos custos (e sem colocar suas vidas em risco ao viajar por terrenos tão perigosos).

O Telefone:

Alexander Graham Bell patenteou seu projeto para "o Telefone" em 1876 e instalou a primeira linha telefônica em 1878. Embora seja surpreendente que tenha demorado tanto para o telefone ser inventado, as pessoas naquela época já imaginavam um futuro em que poderiam se comunicar por voz sem ter que depender do transporte físico de suas vozes para outra pessoa — assim como a telegrafia elétrica havia feito.

O fio de cobre:

O principal antecessor do cabo de fibra óptica é o fio de cobre. Este é o principal método de transferência de dados para redes cabeadas. Os fios são limitados a uma determinada distância e qualidade antes de começarem a se degradar e perder a intensidade do sinal. A fibra óptica permite que os sinais de dados viajem por muito mais tempo, pois os cabos não se deterioram tão rapidamente com o tempo.

Cabos telefônicos feitos de fios de cobre eram a forma mais comum de enviar e receber dados entre computadores e outros dispositivos eletrônicos. Esses dispositivos eram conhecidos por nomes como "modems", que traduziam códigos digitais em sinais de áudio para que imagens e textos pudessem ser transmitidos por linhas telefônicas. O problema com esses cabos é que eles rapidamente ficavam sobrecarregados, e havia uma taxa máxima além da qual nenhuma informação podia ser enviada. Um método mais rápido teve que ser desenvolvido para que tecnologias modernas como a internet, celulares e serviços de streaming funcionassem de forma eficaz.

O fio de cobre é usado na maioria dos equipamentos de comunicação que utilizam eletricidade para transmitir dados. Os dados podem ser transferidos através do fio de cobre a uma taxa de 1 a 2 Mb/s, sendo necessários 100 milhões de bits por segundo para atingir essa velocidade. Existem várias desvantagens no uso do fio de cobre, entre elas, aquecimento, faíscas e custo. Como existem métodos mais recentes para transmitir informações em velocidades mais rápidas, os fios de cobre são muito menos utilizados hoje do que antes da invenção dos cabos de fibra óptica.

Quem inventou o cabo de fibra óptica?

Os cabos de fibra óptica foram inventados pelo Dr. Narinder Singh Kapany, nascido em Amritsar, Índia, em 31 de março de 1926. Ele patenteou o primeiro cabo de fibra óptica em 1964. Ele conseguiu capturar uma imagem usando luz e refleti-la em um espelho, permitindo que a mesma imagem fosse observada do outro lado, provando a eficácia do seu método. Enquanto investigava maneiras de usar a luz nas comunicações, Narinder Singh Kapany criou este cabo de fibra óptica que revolucionaria a forma como transmitimos dados por muitos anos.   

A primeira transmissão de dados por fibra ocorreu em 1974, e naquele ano ocorreram dois grandes desenvolvimentos na nova tecnologia: a fibra monomodo foi introduzida e ocorreu a primeira instalação fora da América do Norte de um cabo submarino de fibra óptica.

Quando o cabo de fibra óptica apareceu diante dos nossos olhos?

Como os cabos de fibra óptica transmitem dados a velocidades muito mais rápidas do que os fios de cobre, eles são usados em tecnologias que utilizam eletricidade para comunicação, como computadores e smartphones. Embora a invenção das primeiras fibras ópticas tenha ocorrido em 1965, foi somente na década de 1990 que as fibras ópticas passaram a ser amplamente utilizadas para fins de comunicação.

1965: Primeira fibra óptica feita de plástico

Em 1965, Daniel Noble demonstrou a primeira fibra plástica feita de polietileno. Tratava-se de um fio longo capaz de transmitir imagens a uma distância de 50 metros. Em 1970, ele mostrou sua invenção a Kong Harald Jorn Wang, no Centro de Pesquisa Shirriff-Mew, na Dinamarca. Juntos, aprimoraram o projeto original de Daniel Noble, tornando o núcleo de plástico menor. Deram-lhe o nome de "Fibra Óptica" e patentearam a ideia em 1974.

Década de 1960-1980: Fibras Ópticas para Comunicações

Em 1970, cientistas da Corning Glass Works criaram fibras ópticas capazes de transmitir imagens a longas distâncias sem se deteriorar. Em 1973, foi criada a primeira linha de longa distância utilizando fibras ópticas. Os primeiros cabos comerciais eram de fibra monomodo (MMF), o que significa que só podiam enviar um único raio de luz por vez. Isso significa que as velocidades de transmissão de dados tiveram que ser reduzidas para garantir que todos os raios de luz chegassem ao seu destino com sucesso.

Década de 1980: Fibras Ópticas Plásticas para Comunicações

No início da década de 1980, as fibras ópticas plásticas se tornaram moda. Eram baratas de produzir e compatíveis com a tecnologia de fibra óptica existente. Em 1983, algumas empresas usavam fibras plásticas para transmitir dados a longas distâncias.

Década de 1990 até o presente: Fibras multimodo para comunicação

As fibras multimodo apresentavam deficiências devido à sua largura de banda limitada. Não podiam ser usadas para comunicação de longa distância, mas eram baratas de produzir e fáceis de fabricar, razão pela qual ainda são usadas na internet hoje.

Anos 2000: Fibra monomodo para comunicações

As fibras monomodo são feitas de vidro para reduzir a perda de sinal em distâncias maiores. São mais caras do que as fibras multimodo, mas têm a capacidade de transportar enormes quantidades de dados em velocidades altíssimas.

2015-Presente: Fibras Ópticas Plásticas para Comunicações

Desde 2015, fibras ópticas plásticas têm sido usadas para transmitir dados em curtas distâncias em larga escala. Isso pode ser comprovado por meio de inovações como o Projeto Loon do Google, que utiliza sistemas computacionais com balões equipados com antenas de celular para transmitir internet para áreas rurais.

Onde o cabo de fibra óptica se encaixa em nossas vidas agora?

-Serviços de Internet

O cabo de fibra óptica contribuiu significativamente para a expansão dos serviços de internet. O uso do cabo de fibra óptica permitiu velocidades de internet mais rápidas, maior capacidade de banda larga e maior penetração da internet. O aumento na velocidade de transmissão de dados levou a um aumento no volume de dados que podem ser transmitidos por cabo de fibra óptica.

A capacidade de banda larga pode ser aumentada instalando mais fibras dentro de um cabo específico. A fibra óptica também permite uma implantação flexível, pois não requer transmissão direta em linha de visão, como os cabos de cobre. Isso significa que áreas de difícil acesso com cabos de cobre agora são acessíveis, pois a fibra óptica também é resistente à interferência e à atenuação de ruído.

-Serviços de voz e vídeo

Uma tendência emergente no setor de telecomunicações é o uso crescente de cabos de fibra óptica para serviços de voz e vídeo. A principal razão para isso é que uma extremidade do cabo de fibra óptica pode ser conectada a uma central telefônica e a outra extremidade a um telefone nas instalações do cliente. Isso significa que todos os sinais de voz e vídeo transmitidos por fios de cobre na central telefônica também serão transmitidos pelo cabo de fibra óptica.

-Entretenimento

O cabo de fibra óptica também pode ser usado para transmitir feixes de luz com informações, como som e imagens, para fins de entretenimento. Isso pode ser feito transmitindo feixes de luz para as fibras no transmissor e, em seguida, dividindo dois ou mais feixes de luz no receptor. Esse processo é repetido em vários pontos ao longo do cabo de fibra óptica.

-Serviços médicos

Um dos usos mais subutilizados do cabo de fibra óptica é em serviços médicos, mas ele tem muitas aplicações promissoras, incluindo tratamentos odontológicos e salas de cirurgia. Tratamentos odontológicos podem ser realizados com fibra óptica para iluminação e ampliação. A tecnologia de fibra óptica também pode refletir imagens em salas de cirurgia por meio do uso de fontes de lâmpadas de flash com fibras ópticas.

-Aplicação de telecomunicações em automóveis

A tecnologia de cabos de fibra óptica é amplamente utilizada em aplicações de telecomunicações em automóveis para transmitir informações relacionadas ao carro, como velocidade e desempenho do motor. Isso permitiu que as montadoras reduzissem a quantidade de fiação nos carros, o que reduz o peso e aumenta a eficiência de combustível.

-Usos industriais

O cabo de fibra óptica é amplamente utilizado em diversas aplicações no ambiente industrial. Isso inclui máquinas como equipamentos de imagem médica, centros de controle de motores, sistemas de automação de fábrica e sistemas de controle de processos. A fibra óptica pode ser usada para transmitir grandes quantidades de dados rapidamente e com pouca interferência de ruído, o que permite o uso de instrumentos potentes sem interferência. Esses benefícios permitiram que os cabos de fibra óptica substituíssem os fios de cobre nessas aplicações.

-Serviços de telecomunicações

No setor de telecomunicações, os cabos de fibra óptica permitem que as operadoras reduzam o número de enlaces entre sua central telefônica e outros pontos da rede. Isso reduz a atenuação do sinal e outras interferências de ruído associadas a longos trechos de fios de cobre, criando um sinal mais forte e confiável.

Os cabos de fibra óptica também permitem que os provedores de serviços ofereçam maiores velocidades de internet, maior capacidade de banda larga e grandes quantidades de transferência de dados para fornecer serviços como televisão e telefone.

-Dispositivos médicos

O cabo de fibra óptica é utilizado em aplicações médicas para procedimentos endoscópicos, auxiliando médicos no diagnóstico e tratamento de doenças e em procedimentos cirúrgicos. A tecnologia de fibra óptica é utilizada em endoscópios devido à sua capacidade de transmitir luz sem atenuação significativa em longas distâncias, o que permite diagnósticos e tratamentos mais precisos.

-Cabos submarinos

O cabo de fibra óptica é amplamente utilizado em cabos de comunicação submarinos (também conhecidos como cabos submarinos). Esses cabos de fibra óptica são instalados na superfície do fundo do mar para transmitir informações entre continentes, o que permite telecomunicações internacionais. Os cabos de fibra óptica são utilizados por serem resistentes a ruídos, interferências e outras condições encontradas debaixo d'água.

-Aplicações militares

Devido à sua resistência à interferência de ruído, os cabos de fibra óptica podem ser usados para enviar sinais criptografados sem medo de interceptação. As forças armadas têm utilizado extensivamente a tecnologia de fibra óptica para enviar sinais a drones, aviões de combate e outros veículos militares.

-Velocidade e largura de banda incríveis

O desenvolvimento dos cabos de fibra óptica levou ao surgimento de tecnologias capazes de atingir velocidades e larguras de banda incríveis. Entre elas, estão FTTH, FTTC e FTTB. Essas três gerações de tecnologia de fibra óptica aumentaram a velocidade e o desempenho dos cabos de fibra óptica.

Com o recente desenvolvimento dos cabos de fibra óptica, observamos uma velocidade e largura de banda incríveis na transmissão de dados. Com essa velocidade, conseguimos transmitir nossas informações com grande facilidade. A fibra óptica é uma forma de transmissão de dados segura, confiável e extremamente rápida, sendo uma fonte confiável de informações há anos. Grandes empresas como Google e Facebook estão usando esses cabos porque sabem muito sobre sua precisão e confiabilidade.

-Aplicações multiuso

Este tipo de cabo é benéfico para os humanos porque, ao contrário do fio de cobre, que tem alcance limitado e só pode ser usado para uma finalidade, a fibra óptica pode ser usada de muitas maneiras diferentes. Isso a torna muito econômica e também reduz o desperdício, pois reduz a quantidade de componentes necessários para transmitir informações. Com o uso da fibra óptica para fins de comunicação, podemos reduzir a poluição e o tráfego causados por cabos elétricos.

Onde a fibra óptica será usada no futuro?

Ao longo dos próximos anos, veremos um crescimento contínuo na quantidade de dados transmitidos por longas distâncias via cabo de fibra óptica sem exigir qualquer amplificação ou regeneração.

Não há limite de distância para o que pode ser alcançado por meio desse meio, o que significa que ele pode transmitir informações para qualquer lugar sem nenhuma perda, o que o torna ideal para transportar grandes quantidades de dados por longas distâncias.

-Aumento da capacidade de banda larga

Uma maneira pela qual a fibra óptica ajudará a aprimorar nossa sociedade é aumentando a capacidade da banda larga. Isso pode ser alcançado implantando mais fibras nos cabos existentes e projetando novos cabos com ainda mais fibras. Com o passar do tempo, poderemos testemunhar um aumento no volume de dados que podem ser transmitidos por cabos de fibra óptica, bem como uma redução nos custos por fibra.

Embora os sistemas de cabos de fibra óptica já sejam utilizados para fornecer acesso à internet em residências, espera-se que essa tendência continue no futuro, à medida que mais e mais pessoas se cansam de serviços tradicionais, como modems a cabo, que são lentos e limitam o consumo de largura de banda. Com a disseminação do FTTH, espera-se que 90% dos domicílios tenham acesso à conexão de banda larga de alta velocidade por meio desse meio.

-Redes de longa distância

Outro local onde veremos a tecnologia de fibra óptica ser utilizada com mais frequência são as redes de longa distância. A distância pela qual os dados são transmitidos por cabo de fibra óptica pode chegar a 200.000 km sem amplificação, enquanto os cabos de cobre exigem repetidores a cada 100-200 metros. Não é de se surpreender que os cabos submarinos tenham sido quase completamente substituídos por cabos de fibra óptica nas últimas décadas.

-Links de alta velocidade entre data centers

Data centers são imóveis caros onde as empresas hospedam seus servidores e outros equipamentos necessários para operar seus negócios online. Os cabos de fibra óptica desempenharão um papel fundamental na conexão desses data centers, pois fornecem uma enorme largura de banda necessária para transferir grandes volumes de informações entre diferentes locais em alta velocidade.

- Rede doméstica

A fibra óptica também pode ser usada para transferir informações dentro de casa, permitindo uma comunicação mais rápida entre diferentes dispositivos. Isso inclui computadores, eletrodomésticos e até mesmo dispositivos de entretenimento, como televisores. Será mais fácil para as pessoas conectarem seus smartphones, tablets, TVs, laptops etc. sem fio, sem se preocupar com restrições de largura de banda ou problemas de segurança.

-Sistemas de gerenciamento de rede eficientes

A tecnologia de fibra óptica pode ser usada de diversas maneiras para melhorar a eficiência do gerenciamento de redes. O uso da multiplexação por divisão de comprimento de onda permitiu o uso muito eficiente de conexões de banda larga, permitindo o envio de dados por diferentes comprimentos de onda.

Também é possível usar tecnologia de rede óptica passiva com fibra óptica para conectar diferentes redes de forma eficiente, permitindo assim uma operação mais simplificada.

-Sistemas de cabos submarinos de alta capacidade

Os sistemas de cabos submarinos continuarão a desempenhar um papel fundamental no fornecimento de conexões de alta largura de banda entre países, especialmente em regiões sem fronteiras terrestres. Além de serem a opção mais econômica para países separados por grandes extensões de água, também oferecem mais segurança contra desastres naturais, como tsunamis e terremotos, que podem destruir as linhas de comunicação terrestres.

-Fibra até a casa

Outra tendência importante é a implementação da tecnologia de fibra óptica nas próprias residências, também conhecida como Fibra até a Residência ou FTTH. Um dos principais benefícios é a eliminação da necessidade de múltiplos cabos para conectar dispositivos, o que significa menos cabeamento dentro das paredes e conexões mais convenientes.

-Crescimento contínuo para dispositivos móveis

Uma das melhores maneiras de acompanhar os novos desenvolvimentos tecnológicos é por meio de dispositivos móveis, pois eles geralmente vêm com os softwares e aplicativos mais recentes instalados. A tecnologia de fibra óptica se tornou muito popular entre os dispositivos móveis nos últimos anos e espera-se que essa tendência continue devido à crescente demanda por velocidades mais rápidas para streaming e downloads de vídeo, que exigem grandes capacidades de largura de banda.

-Expansão de ISPs e provedores de telecomunicações

À medida que mais e mais pessoas se conectam à internet, veremos um aumento na demanda por provedores de internet e telecomunicações. Isso é especialmente verdadeiro em regiões em desenvolvimento, onde o acesso à banda larga de alta velocidade tem sido difícil devido a restrições geográficas, como longas distâncias ou países sem litoral. A tecnologia de fibra óptica ajuda a resolver esse problema, fornecendo opções confiáveis de conexão de alta velocidade.

-Uso de mídia de armazenamento compartilhada

O acesso a grandes volumes de dados em redes exige muita capacidade de largura de banda, que pode rapidamente ficar congestionada se não for utilizada de forma eficiente. Uma maneira de otimizar o uso da largura de banda é por meio do uso de mídias de armazenamento compartilhadas, como dispositivos de armazenamento conectado à rede (NAS) e computação em nuvem, para que todos os usuários da rede possam acessar e compartilhar dados de forma rápida e fácil.

-Melhoria na gestão da rede elétrica

O cabo de fibra óptica também pode ser usado em conjunto com fontes de energia renováveis, como painéis solares, para fornecer uma maneira mais rápida e confiável de enviar dados da fonte ao consumidor. Um sistema de cabo de fibra óptica que liga um conjunto de painéis solares a uma casa próxima é muito mais fácil e barato do que transportar eletricidade por longas distâncias.

-Custos de largura de banda reduzidos

Nos últimos anos, observamos que o preço da largura de banda vem diminuindo constantemente devido aos novos desenvolvimentos em tecnologias de banda larga e às reduções no custo de matérias-primas (como o vidro).

Os cabos de fibra óptica continuarão essa tendência porque há muito pouco material físico envolvido em comparação aos sistemas tradicionais baseados em cobre, o que significa mais economia para ISPs e provedores de telecomunicações que compram seus próprios equipamentos.

Palavras finais:

Os cabos de fibra óptica são uma parte importante do setor de informação e telecomunicações, pois transmitem dados com larguras de banda maiores do que outros tipos de cabos. A fibra óptica pode ser encontrada em uma variedade de aplicações, como conexões de internet, linhas telefônicas, sinais de TV a cabo e muito mais.

Com o desenvolvimento de novas tecnologias que usam luz para transmissão em vez de eletricidade ou ondas de rádio, podemos ver o cabo de fibra de cobre se tornar obsoleto dentro de 10 anos devido à sua capacidade limitada — a tecnologia atual já o ultrapassou a passos largos!

O futuro promete ser promissor para esse tipo de fio; sempre haverá alguma aplicação em que esses fios se destaquem mais do que seus concorrentes. Este artigo apresentou uma visão geral de como o cabo de fibra óptica funciona e para que ele é usado, para que você possa impressionar seus amigos com um pouco de conhecimento no próximo jantar que participar.