Tehnologia MEMS

1. Introducere

Fibra optică este o fibră de sticlă sau plastic care transportă lumină de-a lungul său. Fibrele optice sunt folosite pe scară largă în domeniul telecomunicațiilor, unde permit transmisii pe distanțe mai mari și la lărgimi de bandă mai mari decât alte medii de comunicație. Fibrele sunt utilizate în locul cablurilor de metal deoarece semnalul este transmis cu pierderi mai mici, și deoarece sunt imune la interferențe electromagnetice. Fibrele optice sunt utilizate și pentru iluminat și transportă imagine, permițând astfel vizualizarea în zone înguste. Unele fibre optice proiectate special sunt utilizate în diverse alte aplicații, inclusiv senzori și laseri. Fibra optică poate fi utilizată ca mediu de telecomunicații și rețele deoarece este flexibilă și poate fi strânsă în cabluri. Este deosebit de avantajoasă pentru comunicații pe distanțe mari, deoarece lumina se propagă prin fibră cu atenuare mică în comparație cu cablurile electrice. Aceasta permite acoperirea de distanțe mari cu doar câteva repetoare. În plus, semnalele luminoase propagate în fibră pe fiecare canal pot fi modulate la viteze de până la 111 gigabiți pe secundă. Fiecare fibră poate transmite mai multe canale independente, fiecare folosind o altă lungime de undă a luminii (multiplexare cu diviziune a lungimii de undă). Rata de transfer netă (fără octeți de overhead) este rata de transfer efectiv de date înmulțită cu numărul de canale (de regulă în număr de până la 80 pentru sistemele cu multiplexare densă în lungimea de undă la nivelul anului 2008). Recordul de transmisie prin fibră optică în laborator este deținut de Laboratoarele Bell Labs din Villarceaux, Franța, cu multiplexarea a 155 canale, fiecare de câte 100 Gbps pe o fibră de 7000 km.

Pe distanțe scurte, cum ar fi rețeaua unei clădiri, fibra optică economisește spațiu în conductele de cablu deoarece o singură fibră poate transporta mai multe date decât un singur cablu electric. Fibra este imună și la interferențele electrice; nu există cross-talk între semnalele de pe cabluri diferite și fibra optică nu culege zgomote electromagnetice din mediu. Cablurile de fibră optică nu conduc electricitate, aceasta fiind o bună soluție pentru protejarea echipamentelor de comunicații aflate în medii de înaltă tensiune cum ar fi centralele electrice, sau structurile metalice de comunicații vulnerabile la trăsnet. Ele pot fi utilizate și în medii în care sunt prezente gaze inflamabile, fără pericol de explozie. Interceptarea comunicațiilor este mai dificilă prin comparație cu conexiunile electrice, și există fibre cu miez dublu concentric care fac interceptarea și mai dificilă.

Desi fibra optică se poate face din plastic transparent, sticlă, sau o combinație de cele două, fibrele optice utilizate în telecomunicații pe distanțe mari sunt întotdeauna din sticlă, din cauza atenuării optice mai mici. Atât fibrele multimodale cât și cele monomodale sunt utilizate în telecomunicații, cea multimodală fiind folosită pentru distanțe mici, de până la 550 m, iar cea monomodală la legături pe distanțe mari. Din cauza toleranțelor mai mici necesare pentru cuplarea luminii între fibrele monomodale (cu diametrul miezului de aproximativ 10 micrometri), transmițătoarele, receptoarele, amplificatoarele și alte componente monomodale sunt în general mai costisitoare decât cele multimodale. Din punct de vedere al calității fluxului de informații și al vitezei, cablurile de fibră optică s-au ridicat cu mult deasupra celorlalte metode de transmisie a semnalelor. Acest lucru rezultă din faptul că transmisia luminii nu este sensibilă la niciun fel de influențe perturbatoare ale câmpului electromagnetic. Acest lucru este esențial în mediile industriale, “îmbibate” din principiu de multe tipuri de perturbații electromagnetice. Un alt motiv al utilizării transmisiei optice a semnalului este posibilitatea folosirii unei benzi foarte largi. În cablurile de fibră optică, pentru transmisia de date, în locul curentului electric, este utilizat un fascicul luminos modulat corespunzător. Acesta permite atingerea unei benzi de transfer de ordinul a 3 Tb/s și crește în mod considerabil distanța de transmisie, fără a folosi vreun amplificator.