Diferenca entre fibra monomodo e multimodo

A fibra ótica é uma tecnologia muito utilizada em redes, porém pouca gente entende como ela realmente funciona. Ao invés de falar de leis da física, ótica, difração, quero tentar explicar como a fibra ótica funciona de maneira mais prática e, com isso, ajudar você a compreender a diferença entre fibra monomodo e multimodo.

Quando eu era criança, gostava de brincar de jogar com a luz do sol dentro do quarto. Em dias de sol forte, eu ia para o quarto dos meus pais, pegava o espelhinho de mão que minha usava e ficava na frente da janela, usando o espelhinho para a jogar a luz do sol no espelho da penteadeira. De lá a luz refletia para a parede, fazendo um ping-pong entre os espelhos. Quando eu não estava brigado com a minha irmã, as vezes eu pedia para ela trazer o espelhinho de mão dela para fazer mais um lance de reflexão.

Eu percebi que quanto mais repetições se fazia, mais fraco ficava o reflexo final. A figura abaixo ilustra a ideia.


Outra coisa que me impressionava quando eu era criança era o nascer do sol na praia. Mas na verdade não era a beleza do sol, mas sim a forma como o reflexo dele na água acontecia. Quando o sol ainda estava baixo, é possível ver o seu reflexo no mar, mas depois de uma certa altura esse reflexo sumia. A razão para isso (falando de maneira simplista) é que quando a luz saí de um ambiente e entre em outro (por exemplo, saiu do ar e entrou na água) parte dessa luz é refletida.

A fibra ótica é então um tubo feito de dois materiais (na verdade, de dois "vidros" com densidade diferentes) e a luz então, quando jogada dentro dele, reflete como se fossem vários espelhos. Então uma fibra ótica é um espelho em forma de tubo onde jogamos luz de um lado e ela vai "quicando" nas paredes desse espelho arredondado até chegar no outro lado.

Repare que qualquer material transparente pode ser utilizado para criar a fibra ótica, como por exemplo plástico ou resinas. No entanto, vale lembrar, quando mais transparente o material, mais longe o sinal vai chegar. Assim, por exemplo, fibra ótica feita de plástico tem um alcance muito pequeno, não muito mais que 10m.

Fibra monomodo e multimodo

A diferença entre a fibra monomodo e multimodo é a variação de densidade que ocorre entre essas duas camadas de material. Se você cortasse uma fibra e colocasse no microscópio, teria uma imagem como essa abaixo. Nas duas temos um núcleo (menor densidade) e uma borda (maior densidade) do mesmo material. A fibra monomodo muda de densidade rapidamente,  quase que em um degrau alto, já a multimodo passa lentamente de uma densidade para outra.


Ou seja, a fibra monomodo é mais bem feita. Mas qual o impacto disso na distância que se consegue chegar com um fibra? Porque as fibras monomodo tem maior alcance que as fibras multimodo?

A explicação é simples: cada vez que uma fibra ótica faz uma curva, a luz tem que refletir internamente. Se fibra ótica fosse perfeitamente reta, não haveria diferença entre as fibras (mas nesse caso, nem seria necessário usar a fibra), mas nas curvas a luz é refletida. Falando de maneira simplista, na fibra multimodo a luz reflete de maneira mais "suave", o que é ruim, pois a luz acaba se dispersando. Na fibra monomodo, como existe essa variação brusca, a luz reflete de maneira mais eficiente, com menos perda.

Por isso também que os transceivers e conversores de fibra multimodo são mais econômicos: como a fibra é "ruim", não adianta usar uma fonte de luz boa, então os transceivers de fibra multimodo normalmente usam leds. Já os transceivers e conversores de fibra monomodo usam laser, e quanto maior a distância, maior a potência desses laser (se quiser saber mais sobre transceivers, veja também o artigo Para que servem os transceivers e qual a diferença entre GBIC e SFP.

Para quem quiser saber mais sobre o assunto, recomendo este vídeo no meu canal do Youtube



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