Fibra òptica vs Cable coaxial | Diferències en el tipus de senyal estructura i aplicació

Tant el cablà de fibra òptica com el cable coaxial són tipus de mitjans de transmissió guiat. No obstant això, diversos factors clau els distingeixen. La diferència més fonamental es troba en el tipus de senyal que transmeten: la fibra òptica està dissenyada per portar senyals òptics (llum), mentre que el cable coaxial s'utilitza per transmetre senyals elèctrics.

Definició de Fibra Òptica

Les fibres òptiques són guies d'ones flexibles i transparents utilitzades per transmetre senyals de llum d'un extrem a l'altre amb una pèrdua mínima. Estan principalment fabricades amb vidre de gran puretat (normalment sílica) o de vegades plàstic, i consten d'una estructura de nucli i revestiment.

El nucli és la regió central més interna feta de vidre de sílica ultra-pur, a través del qual es propaga la llum. Està envoltat per una capa anomenada revestiment, que també està feta de vidre però amb un índex de refracció inferior al nucli. Aquesta diferència en l'índex de refracció permet la reflexió interna total, permetent que la llum vagi llargues distàncies amb baixa atenuació.

Per protegir la delicada estructura de vidre de danys físics, humitat i estrès ambiental, tota l'assemblea de fibra està encapçalada en una capa protectora externa coneguda com a revestiment o jaqueta de plàstic.

La figura següent il·lustra l'estructura esquemàtica d'una fibra òptica:

Un senyal òptic es transmet a través d'una fibra òptica mitjançant el principi de la reflexió interna total (RIT). Quan la llum s'introdueix a la fibra, es propaga a través del nucli subintencions successives de reflexió a la interfície entre el nucli i el revestiment.

Perquè es produeixi la reflexió interna total, l'índex de refracció del nucli ha de ser superior al del revestiment. Aquesta diferència d'índex és essencial per guiar la llum eficientment a través de la fibra amb una pèrdua mínima.

Segons el principi de RIT, quan un raig de llum que viatja en un mitjà més dens (el nucli) impacta la frontera amb un mitjà més rar (el revestiment) a un angle superior a l'angle crític, el raig es reflecteix completament de nou al mitjà més dens, en lloc de refractar-se. Aquest fenomen permet confinar la llum dins del nucli.

Quan un raig de llum entra al nucli, viatja fins que arriba a la frontera nucli-revestiment. Degut a la diferència en els índexs de refracció, i assumint que l'angle d'incidència supera l'angle crític, el raig es reflecteix de nou al nucli en lloc de passar al revestiment. Aquest procés es repeteix continuament a lo llarg de la longitud de la fibra, permetent que el senyal de llum zigzaguegi a través del nucli i vagi d'un extrem de la fibra a l'altre amb alta eficiència i baixa atenuació.

Així, la reflexió interna total és el mecanisme fonamental que permet la comunicació òptica de llarga distància i ampla banda a través de les fibres òptiques.

Definició de Cable Coaxial

Els cables coaxials, comunament referits com "coax", són un tipus de mitjà de transmissió guiat utilitzat per portar senyals elèctrics a una distància. Estan construïts com conductors elèctrics que permeten el flux d'electrons, normalment fets amb un nucli central de cobre degut a la seva excel·lent conductivitat.

Un cable coaxial consta de diverses capes: un conductor central de cobre (sòlid o trenzat), envoltat per una capa d'aïllament dielèctric, que a la vegada està encapçalada per un escut conductor cilíndric, normalment fet de cobre trenzat o full d'alumini. Aquesta estructura en capes està més endavant protegida per una jaqueta aïlladora externa que proporciona resistència mecànica i protecció ambiental.

El terme "coaxial" prové del fet que el conductor interior i l'escut exterior comparteixen el mateix eix geomètric. Aquest disseny ajuda a minimitzar la interferència electromagnètica (IEM) i la pèrdua de senyal, fent que els cables coaxials siguin adequats per transmetre senyals d'alta freqüència amb bona integritat.

La figura següent il·lustra un cable coaxial utilitzat per la transmissió de senyals elèctrics:

Fibra Òptica:

Les fibres òptiques s'utilitzen per transmetre senyals a freqüències òptiques (llum). Gràcies a la seva àmplia banda, immunitat a la interferència electromagnètica i baixa atenuació de senyal, s'utilitzen amplament en televisió d'alta definició (HDTV), xarxes de telecomunicacions, centres de dades, imatge mèdica i sistemes quirúrgics (com l'endoscòpia) i aplicacions aerospacials.

Cable Coaxial:

Els cables coaxials s'utilitzen principalment per transmetre senyals de freqüència de radio (RF). Són comuns en sistemes de distribució de televisió per cable (CATV), connexions d'Internet de banda ampla (p. ex., modem de cable), xarxes telefòniques i diversos sistemes de comunicació per ràdio, inclosos els alimentadors d'antenes i l'equip de xarxa.

Conclusió

Tant la fibra òptica com el cable coaxial serveixen com mitjans essencials de transmissió guiat, però difereixen fonamentalment en el tipus de senyal que porten: les fibres òptiques transmeten senyals de llum, mentre que els cables coaxials porten senyals elèctrics. Aquests diferents condueixen a característiques de rendiment distintes, fent que cada un sigui adequat per aplicacions específiques. Com a resultat, es fan servir en rols complementaris, en lloc de intercanviables, en sistemes moderns de comunicació i electrònica.