As Redes Ópticas

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O emprego de dióxido de germânio como material básico para a fibra óptica mostrou-se interessante em comprimentos de onda maiores na faixa de infravermelho,com atenuações bem abaixo das fibras de dióxido de silício.

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Tipos de fibras ópticas

Existem duas categorias de fibras ópticas: multimodais e monomodais. Essas categorias definem a forma como a luz se propaga no interior do núcleo.

Fibras Multimodo

As fibras multimodais possuem o diâmetro do núcleo maior do que as fibras monomodais, de modo que a luz tenha vários modos de propagação, ou seja, a luz percorre o interior da fibra óptica por diversos caminhos.

As dimensões do núcleo variam entre 50 µm a 62,5 µm, e a casca em torno de 125 µm. Dependendo da variação de índice de refração entre o núcleo e a casca, as fibras multimodais podem ser classificadas em: Índice Gradual e Índice Degrau.

Multimodo de Índice Degrau

Possuem um núcleo composto por um material homogêneo de índice de refração constante e sempre superior ao da casca. As fibras de índice degrau possuem mais simplicidade em sua fabricação e, por isto, possuem características inferiores aos outros tipos de fibras a banda passante é muito estreita, o que restringe a capacidade de transmissão da fibra. As perdas sofridas pelo sinal transmitido são bastante altas quando comparadas com as fibras monomodo, o que restringe suas aplicações com relação à distância e à capacidade de transmissão.

Multimodo de Índice Gradual

Esse tipo de fibra tem seu núcleo composto por vidros especiais com diferentes valores de índice de refração, os quais têm o objetivo de diminuir as diferenças de tempos de propagação da luz no núcleo, devido aos vários caminhos possíveis que a luz pode tomar no interior da fibra, diminuindo a dispersão do impulso e aumentando a largura de banda passante da fibra ótica. Na prática, esse índice faz com que os raios de luz percorram caminhos diferentes, com velocidades diferentes, e cheguem à outra extremidade da fibra ao mesmo tempo praticamente. Sua fabricação é mais complexa porque somente conseguimos o índice de refração gradual dopando com doses diferentes o núcleo da fibra, o que faz com que o índice de refração diminua gradualmente do centro do núcleo até a casca. São fibras com tecnologia de fabricação mais complexa e possuem como característica principais uma menor atenuação e maior capacidade de transmissão de dados (largura de Banda), isso em relação as fibras de multimodo de índice Degrau.

Fibras Monomodo

Nas fibras monomodais, a luz possui apenas um modo de propagação, ou seja, a luz percorre interior do núcleo por apenas um caminho. As dimensões do núcleo variam entre 8 µm a 10 µm, e a casca em torno de 125 µm. As fibras monomodais também se diferenciam pela variação do índice de refração do núcleo em relação à casca; classificam-se em Índice Degrau Standard, Dispersão Deslocada (Dispersion Shifed) ou Non-Zero Dispersion.

As características destas fibras são muito superiores às multimodos, banda passante mais larga, o que aumenta a capacidade de transmissão. Apresenta perdas mais baixas, aumentando, com isto, a distância entre as transmissões sem o uso de repetidores de sinal. Os enlaces com fibras monomodo, geralmente, ultrapassam 50 km entre os repetidores. As fibras monomodais são adequadas para aplicações que envolvam grandes distâncias, embora requeiram conectores de maior precisão e dispositivos de alto custo.

- Dispositivos para emissão de luz

Em sistemas ópticos são empregados basicamente dois dispositivos para emissão de luz os diodos emissores de luz (LED), baseados na emissão espontânea de fótons, e os diodos laseres, desenvolvidos a partir da emissão estimulada de irradiação. A escolha da fonte de luz vai depender da aplicação ou da qualidade tolerada para o sinal óptico gerado. A operação de um sistema óptico empregando LEDs como fontes de luz pode ser satisfatória para algumas aplicações, como, por exemplo, para transmissões a curtas distancias ou baixas taxas de transmissão. Um diodo laser, porém, emite irradiação coerente e muito mais intensa. A maior potencia de saída compensa de forma mais eficiente as perdas no acoplamento, nos conectores e ao longo do percurso, permitindo um enlace mais comprido sem necessidade de repetidores. O fato de o diodo laser emitir luz de maior coerência implica em se aproximar de uma fonte ideal, em que a amplitude das componentes de freqüência diferentes da fundamental são muito pequenas. Isso resulta em menor dispersão ao se propagar pela fibra óptica, facilitando a modulação com uma taxa de bits mais elevada.

- Modulação

Para transmitir um sinal óptico devemos variar a corrente de polarização do LED ou diodo laser de acordo com um sinal de entrada modulador. De modo geral, o circuito empregado nos LEDs será muito mais simples do que os destinados aos diodos laseres. Isto porque os diodos emissores de luz não exigem circuitos ou componentes para compensar os efeitos da temperatura ou do envelhecimento. Outra diferença fundamental é o fato de a potência óptica de saída do LED crescer quase linearmente com a corrente aplicada, tornando-o bastante atraente para o emprego em modulações analógicas.

[pic 3] Fig. 3. Exemplo de modulação digital

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Fig. 4.Exemplo de modulação analógica

Na detecção do sinal modulado, ocorre o contrário, necessita-se de um fotodetector de grande sensibilidade, capaz de retirar a informação do sinal que atinge a extremidade da fibra e de um estágio eletrônico de amplificação e filtragem. Para este processo o dispositivo deve apresentar grande eficiência na conversão de energia óptica em corrente elétrica nos comprimentos de onda utilizados na transmissão.

- Multiplexação

Assim como acontece nos meios de transmissão que utilizam sinais eletromagnéticos (como os sinais de rádio, por exemplo), também é possível nos meios ópticos transmitir simultaneamente por uma mesma fibra diferentes sinais codificados com comprimentos de onda diferentes, explorando a largura de banda da fibra e com isso aumentando-se a taxa efetiva de