Por que as fibras ópticas atuais enfatizam a baixa “water peak” (pico de água)? Existe algo de especial em seu processo de fabricação?
Na engenharia ótica e nas comunicações por fibra óptica, o “Pico de Água Baixa” (Low Water Peak, LWP) representa um marco fundamental na história do desenvolvimento das fibras monomodo. Para compreender profundamente por que as fibras modernas enfatizam amplamente o pico de água baixa e os detalhes de seu processo de fabricação, precisamos analisá-lo sob as perspectivas dos mecanismos físicos e da química de fabricação.
I. Por que todas as fibras atuais enfatizam o “Pico de Água Baixa”?
1. Eliminação da Absorção Ressonante Infravermelha dos íons OH^-
Na fibra de vidro de quartzo, os íons hidroxila residuais (isto é, íons hidróxido OH^- ) possuem múltiplas bandas de absorção vibracional na faixa do infravermelho. Entre elas, o pico de absorção fundamental do OH^- está localizado próximo ao comprimento de onda de 1383\text{nm} (o chamado “pico de água”).
Nas fibras monomodo tradicionais (como os padrões iniciais G.652A/B), a atenuação nesta região é extremamente alta (geralmente podendo exceder 2.0\ \text{dB/km} ), tornando a banda E (banda estendida, com faixa de comprimento de onda de 1360\text{nm} a 1460\text{nm} ), situada entre a banda O (banda original) e a banda C (banda convencional), uma “banda inutilizável”.
2. Realização de Transmissão em Banda Larga e Suporte a CWDM (Coarse Wavelength Division Multiplexing)
Com o aumento explosivo da demanda por capacidade de comunicação, a utilização plena da largura de banda espectral da fibra tornou-se crucial.
- Ampliação da Largura de Banda Utilizável: Ao eliminar o pico de água, permite-se que a fibra atinja uma região de atenuação contínua e baixa, inferior a 0.4\ \text{dB/km} , em toda a faixa de 1260\text{nm} a 1625\text{nm}.
- Desbloqueio de Todos os Canais CWDM: O padrão CWDM define 18 canais com um espaçamento de 20\text{nm} entre eles, cobrindo o espectro de 1270\text{nm} a 1610\text{nm}. Se fibras sem pico de água baixa fossem usadas, canais nas bandas de 1370\text{nm}, 1390\text{nm} e 1410\text{nm}, entre outras, seriam inutilizados devido à enorme perda do pico de água. As fibras com pico de água baixa, por outro lado, liberam completamente esses canais, aumentando a capacidade de largura de banda de uma única fibra em cerca de 30\%.
3. Unificação Obrigatória das Normas Industriais
Na União Internacional de Telecomunicações, as normas G.652C e G.652D impõem limitações rigorosas à atenuação em 1383\text{nm}, exigindo que a perda neste comprimento de onda, após testes de envelhecimento por hidrogênio, permaneça menor ou igual à perda em 1310\text{nm} (geralmente \le 0.3 \sim 0.4\ \text{dB/km}). Portanto, as fibras com pico de água baixa que atendem ao padrão G.652D tornaram-se o meio de infraestrutura mais comum atualmente.
II. Particularidades da Fibra de Pico de Água Baixa em Termos de Processo de Fabricação
Para reduzir a concentração de OH^- na fibra para abaixo de 1\ \text{ppb} (partes por bilhão), é necessário empregar processos especiais nas fases de deposição química em fase vapor e sinterização da haste pré-formada (Preform):
1. Processo de Desidratação Química em Alta Temperatura
Independentemente de se utilizar o método de Deposição Axial em Fase Vapor (VAD), Deposição Externa em Fase Vapor (OVD) ou Deposição Química em Fase Vapor Modificada (MCVD), o primeiro produto fabricado é uma