Fibra óptica (ou fibra ótica) é um filamento flexível e transparente fabricado a partir de vidro ou plástico extrudido e que é utilizado como condutor de elevado rendimento de luz, imagens ou impulsos codificados. Tem diâmetro de alguns micrometros, ligeiramente superior ao de um fio de cabelo humano. Por ser um material que não sofre interferências eletromagnéticas, a fibra óptica possui uma grande importância em sistemas de comunicação de dados.
Inicialmente as fibras ópticas eram utilizadas como guias de transmissão de sinais ópticos e operavam entre distâncias limitadas, pois apresentavam grande perda de luz na transmissão, alto calor que os lasers produziam e tinham problemas com as emendas. Contudo, em meados dos anos 70, ocorreu um aprimoramento significativo das técnicas ópticas utilizadas e, devido a isso, tornou-se possível a monitoração de grandezas e a troca de informações a longas distâncias. No Brasil a fibra óptica foi introduzida apenas em 1977, após grandes pesquisas, realizadas na sua maioria pela UNICAMP.
Há dois tipos de denominação recorrentes às fibras ópticas, os quais possuem características e finalidades próprias. Um deles é a fibra óptica monomodo. Esta apresenta um único caminho possível de propagação e é a mais utilizada em transmissão a longas distâncias (devido a baixas perdas de informação).
As fibras monomodo são compostas por um fio de núcleo de diâmetro muito pequeno (8,3 µm ) que suporta um único modo de transmissão de luz. As fibras monomodo são usadas para links de comunicação maiores que 1000 metros.
Na fibra monomodo, o feixe de luz se propaga em linha reta, não havendo dispersão modal.
A fibra multimodo permite a propagação da luz em diversos modos e é a mais utilizada em redes locais (LAN), devido ao seu custo moderado.
A fibra multimodo requer eletrônicos e conectores mais baratos, embora o custo da fibra seja geralmente mais alto do que a fibra monomodo. As fibras multimodo geralmente têm um diâmetro de núcleo maiores são usados para links de comunicação de curta distância e para aplicações onde a transmissão de alta potência é necessária.
Na fibra multimodo, a luz é refletida várias vezes na parede do cabo, ocorrendo o fenômeno de dispersão modal, o que faz o sinal perder força.
Em redes de fibra óptica, as fibras multimodo facilitam a realização de emendas, quando comparadas às fibras monomodo, visto que elas tem maior diâmetro que a monomodo, por isso fica mais fácil de fazer emendas.
As fibras ópticas consistem, geralmente, de um núcleo central cilíndrico e transparente de vidro puro, o qual é envolvido por uma camada de material com menor índice de refração (fator que viabiliza a reflexão total). Ou seja, a fibra óptica é composta por um material com maior índice de refração (núcleo) envolto por um material com menor índice de refração (casca). Ao redor da casca ainda há uma capa feita de material plástico necessária para proteger o interior contra danos mecânicos.
A transmissão da luz pela fibra segue um princípio único, independentemente do material usado ou da aplicação: é lançado um feixe de luz numa extremidade da fibra e, pelas características ópticas do meio (fibra), esse feixe percorre a fibra por meio de reflexões sucessivas. A fibra possui no mínimo duas camadas: o núcleo (filamento de vidro) e o revestimento (material eletricamente isolante). No núcleo, ocorre a transmissão da luz propriamente dita. A transmissão da luz dentro da fibra é possível graças a uma diferença de índice de refração entre o revestimento e o núcleo, sendo que o núcleo possui sempre um índice de refração mais elevado, característica que aliada ao ângulo de incidência do feixe de luz, possibilita o fenômeno da reflexão total. Ou seja, a luz é mantida no núcleo através de reflexão interna total. Isto faz com que a fibra funcione como guia de onda, transmitindo luz entre as duas extremidades.[carece de fontes?]
A reflexão total é um fenômeno óptico que se apresenta quando a luz incidente sobre uma superfície que separa dois meios, no sentido do maior para o menor índice de refração, tem reflexão total. Esse fenômeno só possível se o ângulo de incidência for maior que o ângulo limite.
{\displaystyle n_{n}\cdot \sin \theta _{i}=n_{c}\cdot \sin \theta _{r}}
Para termos a reflexão total, o
{\displaystyle \theta _{crit}}
, o qual ocorre quando o ângulo de refração for de 90º.
{\displaystyle n_{n}\cdot \sin \theta _{i}=n_{c}\cdot \sin 90^{\circ }}
{\displaystyle \sin \theta _{i}={\frac {n_{c}}{n_{n}}}}