Como flutuações ou bolhas no diâmetro do núcleo causam a dispersão do sinal óptico?
Flutuações no diâmetro do núcleo e bolhas dentro de uma fibra óptica causam espalhamento do sinal óptico devido a alterações no índice de refração e na geometria física que interrompem a propagação suave da luz.
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Flutuações no Diâmetro do Núcleo: Quando o diâmetro do núcleo da fibra varia ao longo do seu comprimento, a estrutura da guia de onda muda. A luz que se propaga através da fibra experimenta essas variações como imperfeições microscópicas. Isso leva ao espalhamento de Rayleigh, onde a luz interage com essas pequenas e distribuídas aleatoriamente não-homogeneidades (em uma escala menor que o comprimento de onda da luz). À medida que a luz encontra regiões de diferentes índices de refração (devido à variação do diâmetro do núcleo), uma porção dela é espalhada em todas as direções, levando à perda de sinal. A eficiência do guiamento da luz é comprometida e parte da luz pode escapar do núcleo ou ser espalhada para trás.
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Bolhas (Vazios): Bolhas dentro do material da fibra representam não-homogeneidades discretas e maiores onde o índice de refração muda abruptamente do vidro para o ar (ou vácuo). Quando a luz encontra uma bolha, ela sofre espalhamento de Mie. O espalhamento de Mie ocorre quando o tamanho das partículas espalhadoras (neste caso, bolhas) é comparável ou maior que o comprimento de onda da luz. Essas bolhas agem como centros de espalhamento fortes, desviando uma porção significativa do sinal óptico do caminho pretendido, atenuando assim o sinal. A reflexão interna total também pode ser interrompida na interface da bolha.
Ambos os fenômenos resultam na perda de potência óptica, reduzindo a força do sinal e potencialmente aumentando o ruído, o que é prejudicial ao desempenho dos sistemas de fibra óptica.