Fibra Óptica vs Cabo Coaxial | Diferenças de Tipo de Sinal Estrutura e Aplicação

Tanto o cabo de fibra óptica quanto o cabo coaxial são tipos de meios de transmissão guiados. No entanto, vários fatores-chave os distinguem. A diferença mais fundamental está no tipo de sinal que eles transmitem: a fibra óptica é projetada para transportar sinais ópticos (luz), enquanto o cabo coaxial é usado para transmitir sinais elétricos.

Definição de Fibra Óptica

As fibras ópticas são guias de onda flexíveis e transparentes usadas para transmitir sinais luminosos de um extremo a outro com perdas mínimas. Elas são principalmente feitas de vidro de alta pureza (geralmente sílica) ou, às vezes, plástico, e consistem em uma estrutura de núcleo e revestimento.

O núcleo é a região central e interna, feita de vidro de sílica ultra-puro, através do qual a luz se propaga. Ele é cercado por uma camada chamada revestimento, que também é feita de vidro, mas com um índice de refração inferior ao do núcleo. Essa diferença de índice de refração permite a reflexão interna total, permitindo que a luz viaje longas distâncias com baixa atenuação.

Para proteger a estrutura frágil de vidro de danos físicos, umidade e estresse ambiental, todo o conjunto de fibras é encapsulado em uma camada externa protetora conhecida como revestimento de amortecimento ou jaqueta de plástico.

A figura abaixo ilustra a estrutura esquemática de uma fibra óptica:

Um sinal óptico é transmitido através de uma fibra óptica pelo princípio da reflexão interna total (RIT). Quando a luz é introduzida na fibra, ela se propaga através do núcleo por meio de sucessivas reflexões na interface entre o núcleo e o revestimento.

Para que a reflexão interna total ocorra, o índice de refração do núcleo deve ser maior que o do revestimento. Essa diferença de índice é essencial para guiar a luz eficientemente ao longo da fibra com perdas mínimas.

De acordo com o princípio da RIT, quando um raio de luz viajando em um meio mais denso (o núcleo) atinge a fronteira com um meio menos denso (o revestimento) em um ângulo maior que o ângulo crítico, o raio é completamente refletido de volta para o meio mais denso, em vez de ser refratado para fora. Este fenômeno permite que a luz seja confinada dentro do núcleo.

Quando um raio de luz entra no núcleo, ele viaja até atingir a fronteira núcleo-revestimento. Devido à diferença nos índices de refração e desde que o ângulo de incidência exceda o ângulo crítico, o raio é refletido de volta para o núcleo em vez de passar para o revestimento. Este processo se repete continuamente ao longo do comprimento da fibra, permitindo que o sinal luminoso ziguezagueie pelo núcleo e viaje de um extremo da fibra ao outro com alta eficiência e baixa atenuação.

Assim, a reflexão interna total é o mecanismo fundamental que permite a comunicação óptica de longa distância e alta largura de banda através de fibras ópticas.

Definição de Cabo Coaxial

Os cabos coaxiais, comumente referidos como "coax", são um tipo de meio de transmissão guiado usado para transportar sinais elétricos por uma distância. Eles são construídos como condutores elétricos que permitem o fluxo de elétrons, geralmente feitos com um núcleo central de cobre devido à sua excelente condutividade.

Um cabo coaxial consiste em várias camadas: um condutor central de cobre (sólido ou trançado), cercado por uma camada isolante dielétrica, que por sua vez é encerrada por um escudo condutor cilíndrico - geralmente feito de cobre trançado ou folha de alumínio. Esta estrutura em camadas é ainda mais protegida por uma jaqueta isolante externa que fornece resistência mecânica e proteção ambiental.

O termo "coaxial" surge do fato de que o condutor interno e o escudo externo compartilham o mesmo eixo geométrico. Este design ajuda a minimizar a interferência eletromagnética (EMI) e a perda de sinal, tornando os cabos coaxiais adequados para transmitir sinais de alta frequência com boa integridade.

A figura abaixo ilustra um cabo coaxial usado para a transmissão de sinais elétricos:

Fibra Óptica:

As fibras ópticas são usadas para transmitir sinais em frequências ópticas (luz). Devido à sua larga banda, imunidade à interferência eletromagnética e baixa atenuação do sinal, elas são amplamente empregadas em televisão de alta definição (HDTV), redes de telecomunicações, centros de dados, sistemas de imagem médica e cirúrgica (como endoscopia) e aplicações aeroespaciais.

Cabo Coaxial:

Os cabos coaxiais são primariamente usados para transmitir sinais de rádio frequência (RF). Eles são comumente encontrados em sistemas de distribuição de TV a cabo (CATV), conexões de internet de banda larga (por exemplo, modems a cabo), redes telefônicas e diversos sistemas de comunicação por rádio, incluindo alimentações de antenas e equipamentos de rede.

Conclusão

Tanto a fibra óptica quanto o cabo coaxial servem como meios de transmissão guiados essenciais, mas diferem fundamentalmente no tipo de sinal que carregam - as fibras ópticas transmitem sinais luminosos, enquanto os cabos coaxiais transportam sinais elétricos. Essas diferenças levam a características de desempenho distintas, tornando cada um adequado para aplicações específicas. Como resultado, eles são empregados em papéis complementares, em vez de intercambiáveis, em sistemas modernos de comunicação e eletrônicos.