Fibra óptica vs cable coaxial | Diferenzas de tipo de sinal estrutura e aplicación

Tanto o fibra óptica como o cabo coaxial son tipos de medios de transmisión guiados. No obstante, varios factores clave distinguen os dous. A diferenza máis fundamental está no tipo de sinal que transmiten: a fibra óptica está deseñada para transportar sinais ópticos (luz), mentres que o cabo coaxial se usa para transmitir sinais eléctricos.

Definición de Fibra Óptica

As fibras ópticas son guías ondulatorias flexibles e transparentes usadas para transmitir sinais de luz dun extremo a outro con mínima perda. Están principalmente fabricadas de vidro de alta pureza (xeralmente sílice) ou, ás veces, de plástico, e constan dunha estrutura de núcleo e revestimento.

O núcleo é a rexión central, a máis interna, feita de sílice de ultra pureza, polo que se propaga a luz. Está rodeado por unha capa chamada revestimento, tamén feita de vidro pero cun índice de refracción menor que o do núcleo. Esta diferenza de índice de refracción permite a reflexión interna total, permitindo que a luz viaxe lonxas distancias con baixa atenuación.

Para protexer a frágil estrutura de vidro de danos físicos, humidade e estrés ambiental, toda a montaxe da fibra está envolta nunha capa protectora externa coñecida como recubrimento buffer ou chaqueta de plástico.

A figura a seguir ilustra a estrutura esquemática dunha fibra óptica:

Un sinal óptico é transmitido a través dunha fibra óptica mediante o principio da reflexión interna total (RIT). Cando a luz se introduce na fibra, propácase a través do núcleo sufrindo refleccións sucesivas na interface entre o núcleo e o revestimento.

Para que ocorra a reflexión interna total, o índice de refracción do núcleo debe ser maior que o do revestimento. Esta diferenza de índices é esencial para guiar a luz eficientemente ao longo da fibra con mínima perda.

Segundo o principio da RIT, cando un raio de luz que viaxa nun medio máis denso (o núcleo) choca coa fronteira cun medio máis raro (o revestimento) a un ángulo maior que o ángulo crítico, o raio é completamente refletido de volta ao medio máis denso, en lugar de ser refractado para fóra. Este fenómeno permite que a luz sexa confinada dentro do núcleo.

Cando un raio de luz entra no núcleo, viaxa ata que chega á fronteira núcleo-revestimento. Debido á diferenza nos índices de refracción, e supondo que o ángulo de incidencia supera o ángulo crítico, o raio é refletido de volta ao núcleo en vez de pasar ao revestimento. Este proceso repítese continuamente ao longo da fibra, permitindo que o sinal de luz zigzaguee polo núcleo e viaxe dun extremo da fibra a outro con alta eficiencia e baixa atenuación.

Así, a reflexión interna total é o mecanismo fundamental que permite a comunicación óptica de longa distancia e alta banda ancha a través das fibras ópticas.

Definición de Cabo Coaxial

Os cabos coaxiais, comúnmente coñecidos como "coax", son un tipo de medio de transmisión guiado usado para transportar sinais eléctricos a lo largo dunha distancia. Están construídos como conductores eléctricos que permiten o fluxo de electróns, xeralmente feitos con un núcleo central de cobre debido á súa excelente conductividad.

Un cabo coaxial consiste en varias capas: un conductor central de cobre (sólido ou encordado), rodeado por unha capa dieléctrica aislante, que a seu vez está encerrada por un escudo condutor cilíndrico, xeralmente feito de cobre trenzado ou folha de aluminio. Esta estrutura en capas está ademais protexida por unha chaqueta aislante externa que proporciona resistencia mecánica e protección ambiental.

O termo "coaxial" deriva do feito de que o conductor interno e o escudo externo comparten o mesmo eixo xeométrico. Este deseño axuda a minimizar a interferencia electromagnética (EMI) e a perda de sinal, facendo que os cabos coaxiais sexan adecuados para transmitir sinais de alta frecuencia con boa integridade.

A figura a seguir ilustra un cabo coaxial usado para a transmisión de sinais eléctricos:

Fibra Óptica:

As fibras ópticas úsanse para transmitir sinais a frecuencias ópticas (luz). Debido á súa alta banda ancha, inmunidade á interferencia electromagnética e baixa atenuación do sinal, son ampliamente empregadas en televisión de alta definición (HDTV), redes de telecomunicación, centros de datos, sistemas de imaxe médica e cirúrxica (como a endoscopia) e aplicacións aeroespaciais.

Cabo Coaxial:

Os cabos coaxiais úsanse principalmente para transmitir sinais de radiofrecuencia (RF). Son comúns en sistemas de distribución de televisión por cable (CATV), conexións de internet de banda ancha (por exemplo, módems de cable), redes telefónicas e diversos sistemas de comunicación por radio, incluíndo alimentacións de antenas e equipos de rede.

Conclusión

Tanto a fibra óptica como o cabo coaxial serven como medios guiados esenciais para a transmisión de sinais, pero difiren fundamentalmente no tipo de sinal que transportan: as fibras ópticas transmiten sinais de luz, mentres que os cabos coaxiais transportan sinais eléctricos. Estas diferenzas conducen a características de rendemento distintas, facendo que cada un sexa adecuado para aplicacións específicas. Como resultado, son empregados en roles complementarios, en lugar de intercambiables, en sistemas modernos de comunicación e electrónica.