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1. INTRODUÇÃO

O surgimento da Fibra Ótica veio alavancar uma grande evolução no sistema de comunicação. Através disso, todas as novas tecnologias de comunicação, de um modo geral, têm adotado as fibras óticas como suporte básico de comunicação, de maneira a melhorar a transmissão de dados, de uma maneira mais rápida e mais segura. Essa transmissão se dá através da propagação da luz. A capacidade de transmissão depende essencialmente da estrutura da fibra. O material com que ela é feita determina as frequências ou comprimentos de onda e os níveis de atenuação impostas à fibra.

As vantagens da utilização da fibra ótica são as seguintes: imunidade a interferências, grande capacidade de transmissão, ausência de ruídos, isolação elétrica, pequeno tamanho e peso, sigilo de comunicação.

Ao longo desse trabalho será possível se conhecer um pouco mais sobre essa tecnologia, de uma maneira prática e objetiva, além de entender porque as Fibras Óticas vêm pouco a pouco substituindo a utilização dos cabos nas telecomunicações.

2. ESTRUTURA DAS FIBRAS ÓTICAS

As Fibras Óticas são compostas basicamente de material dielétrico, vidro ou plástico. Têm uma forma cilíndrica e alongada, transparente e flexível, cujas dimensões se aproximam a um fio de cabelo.

A região central denomina-se núcleo e a região que envolve o núcleo chama-se casca. Veja o exemplo abaixo (Fig. 1):

Casca (N2)
Núcleo (N1)
SEÇÃO LONGITUDINAL SEÇÃO

N1 ® Índice de Refração do meio 1 (núcleo)

N1 > N2Sempre

N2 fi Índice de Refração do meio 2 (casca)

Fig. 1

A casca e o núcleo têm densidades diferentes. Essas densidades características são denominadas de Índice de Refração. Essa diferença é necessária para satisfazer a condição de confinamento e propagação da luz, usando-se materiais dielétricos diferentes. O Índice de Refração do Núcleo é sempre maior que o da casca, para que haja o confinamento da luz.

As fibras aqui abordadas são constituídas de Sílica (SIO2). O núcleo tem a função de propagar a luz e a casca, confina a luz no interior do núcleo.

N2 N1 w.projetoderedes.kit.net

A fibra ótica pode ter casca simples ou dupla, sendo esta a melhor, já que tem maior confinamento e menor perda (Fig.2).

N1 ® Índice de Refração do Núcleo N2 fi Índice de Refração da Casca Interna N3 fi Índice de Refração da Casca Externa

Fig.2

As fibras são bastante resistentes se comparadas com o fio metálico de mesma espessura, por serem protegidas por encapsulamentos ou revestimento contra choques mecânicos ou pertubações ambientais. O encapsulamento de várias fibras na mesma estrutura dá origem ao CABO ÓTICO.

3. PRINCÍPIO DE PROPAGAÇÃO

A propagação da luz tem comportamento bastante diverso, quando passa de um meio para outro com densidade diferente. Em um determinado meio, a luz pode refletir totalmente, parcialmente ou simplesmente não refletir.

Para haver reflexão total, o raio de luz deve ir do meio mais denso para o menos denso. Os raios de luz que incidem na fibra ótica ficam confinados no núcleo (devido a sua densidade) e sofrem sucessivas reflexões na interface núcleo/casca. Entretanto os raios que são refratados para a casca são absorvidos por ela. A reflexão ou refração depende do ângulo de incidência do raio (Fig. 3).

Fig. 3

N3 N2

N1N3 N2

N2 N1 w.projetoderedes.kit.net

4. TIPOS DAS FIBRAS ÓTICAS

As fibras óticas são classificadas a partir de suas características básicas de transmissão que dependem do índice de refração. Essas características implicam principalmente na capacidade de transmissão (largura de banda) e nas facilidades operacionais relativas a conexões e acoplamentos com fontes e detetores de luz, que levará à seguinte classificação:

4.1. Fibra Multimodo Índice Degrau (ID) Simplicidade quanto à fabricação; simplicidade operacional; dimensões relativamente grandes; transmite vários feixes de luz; capacidade de transmissão baixa.

4.2. Fibra Multimodo Índice Gradual (IG) Complexidade média quanto à fabricação; simplicidade operacional; dimensões moderadas (menores que a ID); transmite vários feixes de luz; capacidade de transmissão média.

4.3. Fibra Monomodo Complexidade quanto à fabricação; complexidade operacional (técnicas de grande precisão para acoplamento a fontes e detetores); capacidade de transmissão extremamente superior às fibras multimodo, pois só transmite um feixe de luz.

5. CARACTERÍSTICAS DAS FIBRAS ÓTICAS

5.1 Suporte de Transmissão Pode ser composto de uma fibra ou um feixe delas que implicará na capacidade de captação de potência de luz, flexibilidade, facilidades de acoplamento, perdas de propagação.

5.2. Composição da Fibra Fibras com núcleo/casca tipo sílica-sílica, sílica-plástico ou plástico-plástico, têm propriedades distintas quanto operacionalidade, propagação, transmissão, tolerância à temperatura.

5.3. Geometria ou Sensibilidade à Polarização As fibras monomodos podem ter também núcleo de seção elíptica, além de circular.

Isso implica na filtragem e manutenção da polarização.

6. CARACTERÍSTICAS DE TRANSMISSÃO

6.1 Janela de Transmissão ou Operação Janela de transmissão é o comprimento de onda para o qual a fibra foi construída para transmitir sinal luminoso. Janela de operação é o comprimento de onda de operação da fibra.

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6.2. Abertura Numérica (AN) Define a capacidade de uma fibra absorver a luz. Quanto maior a abertura numérica, maior sua capacidade de absorver energia luminosa. Essa abertura é definida a partir de um conceito chamado de cone de aceitação ou ângulo de aceitação (Fig.4).

Pode-se observar que todo raio incidente na fibra dentro do ângulo de aceitação será refletido ao longo da fibra, entretanto os raios com ângulo de incidência maior que o ângulo de aceitação não serão refletidos totalmente. A abertura numérica depende diretamente das dimensões do núcleo e do material da fibra. Quanto menor a abertura, maior será a taxa de transmissão, como na fibra monomodo. Já na fibra multimodo ID a abertura é maior, evidenciando sua baixa taxa de transmissão.

Fig. 4

6.3. Modos de Propagação É a forma com que o sinal de luz se propaga na fibra ótica. Tipos: Transversal eletromagnético (TEM), Transversal elétrico (TE), Transversal magnético (TM) e Híbrido (HE).

7. ATENUAÇÃO

Perda da potência de sinal luminoso ao longo da fibra ótica. É medida em dB/Km.

Isso se dá devido à limitação da distância entre a origem e o fim da transmissão. Os mecanismos pelos quais ocorrem a atenuação são os seguintes:

7.1. Absorção Parte da energia luminosa é absorvida pelo material devido a vários fatores como: presença de átomos, contaminação no processo de fabricação, presença de moléculas de água dissolvidas no vidro, variação na densidade do material.

7.2. Espalhamento Contribui para as perdas de transmissão, pois dispersa o fluxo dos raios. O que contribui para isso é a densidade do material da fibra, a estrutura da fibra, dentre outros.

7.3. Curvaturas As fibras estão sujeitas a perdas quando submetidas a curvaturas. Existem as macrocurvaturas (cujos raios de curvaturas são grandes, como quando um cabo ótico dobra

Cone de Aceitação

2qqA qqA w.projetoderedes.kit.net uma esquina) e microcurvaturas (aquelas de caráter microscópico, cujos raios de curvaturas são próximos do raio do núcleo da fibra).

7.4. Projetos de guias de onda Parte da energia luminosa é absorvida pela casca.

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