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Fibra Óptica (Fundamentos) Fibra Óptica (fundamentos)

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Academic year: 2021

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O que é uma Fibra Óptica?

A Fibra Óptica é um material polímero ou de vidro com capacidade de transmitir luz. É um fenómeno físico denominado reflexão total da luz, ela deve sair de um meio mais refringente para um meio menos refringente e o ângulo de incidência deve ser igual ou maior do que o ângulo limite (também chamado ângulo de Brewster), conforme figura abaixo.

Ângulo de Brewster (também conhecido como ângulo de polarização) é um ângulo de incidência para o qual os raios reflectidos e os refractados são perpendiculares entre si.

Estrutura Interna

Conforme figura abaixo, o cabo de Fibra Óptica possui geralmente cinco partes: protecção plástica, fibra de fortalecimento, revestimento interno camada de refração e núcleo.

A Protecção Plástica é uma protecção externa, para evitar que o desgaste natural ou as situações anómalas do tempo representem interferências no sistema. A Fibra de Fortalecimento protege a fibra de vidro de quebras que podem acontecer em situações de torção do cabo ou impactos no transporte. O Revestimento Interno (Coating) isola todos os impactos externos e também evita que a luz natural atinja as fibras de vidro internas, o que poderia resultar em interferências muito fortes em qualquer que seja o sinal. A Camada de Refracção (Cadding) parte mais importante do processo de transmissão de luz, é responsável pela propagação de todos os feixes de luz. O Núcleo (Core) é o local onde ocorre a transmissão dos pulsos de luz.

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Tipos de Fibras Ópticas

As Fibras Ópticas possuem dois tipos básicos: as fibras Modo Único (Monomodo) e as fibras Modo Múltiplo (Multímodo) conforme figura abaixo.

As Fibras de Modo Único (SMF – Single Modo Fiber) – Monomodo - necessitam apenas um sinal de luz, pois possuem uma maior banda passante e menor dispersão Com uma menor dimensão (menor que 10 mícron), geralmente usa-se lazer para emissão da luz. Exemplos: Single Mode (SM - G.652 ITU-T), Dispersion Shifted (DS - G.653 ITU-T), Non Zero Dispersion, (NZD - G.655 ITU-T), Low Water Peak (LWP - G.652D ITU-T).

As Fibras de Modo Múltiplo (MMF – Multiple Mode Fiber) - Multímodo (50/12µm e 62,5/125 µm) - permitem a utilização de LED para emissão de luz e necessita de pouca precisão nos conectores para junções e extensões. Esta fibra é utilizada em curtas distâncias e utiliza tamanhos entre 50 e 300 sem perda de dados.

Processo de Construção

MCVD - Modificated Chemical Vapour Deposition: Segundo [CKS] o processo inclui as fases de introdução de um córrego que se deslocam de uma mistura de vapor, incluindo pelo menos um precursor de formação de compostos de vidro. Juntamente com um oxidante médio num tubo, gerando ao mesmo tempo, um hidrogénio livre de plasma isotérmico sobre uma superfície exterior do tubo de reagir a produzir um hialino, após misturar e depositar em uma superfície interior do tubo. O método utiliza uma tocha de plasma ou um forno de rádio frequência.

VAD - Vapor-Phase Axial Deposition: Segundo [PDR], o processo VAD é actualmente considerado o processo mais avançado de deposição de pré-forma para fibras ópticas, e especialmente para fibras monomodo, que operam no comprimento de onda λ = 1.35 e 1.55 µm. Este processo é constituído por três etapas: 1) deposição do “soot” (pré-forma porosa), 2) desidratação ou “dehydration” para a redução ou eliminação do OH, 3) consolidação em forno elétrico para o fechamento e colapsamento dos poros formando a pré-forma transparente. Porém, para esta pré-forma transparente chegar ao produto final, a fibra óptica, os processos subsequentes são: o enjaquetamento e o puxamento da fibra.

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OVD - Outside Vapor Deposition - Segundo [OVD], na técnica conhecida como deposição externa de vapor OVD, a nuvem química que forma as partículas de vidro é depositada sobre uma haste e não no interior de um tubo de sílica.

Tipos de Cabos

Conforme [SAU], existem basicamente quatro tipos de cabos de Fibras Ópticas: Loose, Tight, Groove e Ribbon.

Loose - Em uma estrutura do tipo LOOSE as fibras são alojadas dentro de um tubo cujo diâmetro é muito maior que os das fibras, isto por si só isola as fibras das tensões externas presentes no cabo tais como tração, flexão ou variações de temperatura. Ainda dentro deste tubo é aplicado um gel derivado de petróleo para criar isolamento da umidade externa.

Tight - Neste tipo de estrutura, as fibras recebem um revestimento secundário de nylon ou poliéster. As fibras após receberem este revestimento, são agrupadas juntas com um elemento de tração que irá dar-lhe resistência mecânica, sobre este conjunto é aplicado um revestimento externo que irá proteger o cabo contra danos físicos.

Groove - Em uma estrutura tipo GROOVE as fibras ópticas são acomodadas soltas em uma estrutura interna do tipo ESTRELA. Esta estrutura apresenta ainda um elemento de tração ou elemento tensor incorporado em seu interior, à função básica deste elemento é de dar resistência mecânica ao conjunto. Uma estrutura deste tipo permite um número muito maior de fibras por cabo.

Ribbon - Este tipo de estrutura é derivada da estrutura tipo GROOVE, nestes cabos as fibras são agrupadas horizontalmente e envolvidas por uma camada de plástico, tornando-se um conjunto compacto. Estes conjuntos são alojados nas ranhuras das estruturas estrelares do cabo tipo groove. Essa configuração é utilizada em aplicações em que é necessário um número muito grande de fibras ópticas (4.000 fibras).

Tipos de Emendas

Óptica por Fusão - O processo consiste em "fundir" uma fibra óptica à outra. Para que seja possível a fusão das fibras é necessária a utilização de uma "Máquina de Emenda Óptica" Óptica Mecânica - Este processo consiste em alinhar duas fibras através do uso de um tipo de "luva" especialmente desenvolvida para tal finalidade, a qual mantém estas fibras posicionadas frente a frente, sem uni-las definitivamente. O custo de investimento em materiais para a operação deste tipo de processo é relativamente reduzido, porém não é aconselhável em sistemas que exijam uma grande confiabilidade.

Óptica por Conectorização - Este processo é bem semelhante ao processo de Emenda Mecânica, onde duas fibras devem ser alinhadas. Entretanto, em cada fibra é colocado um conector óptico e estes dois conectores são encaixados em um acoplador óptico de modo a tornar possível o alinhamento entre as fibras, sem uni-las definitivamente. Este processo é o menos aconselhável de todos, já que apesar do custo mais reduzido é o que demanda maior tempo para realização.

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Status da Fibra Óptica

Vantagens:

 Totalmente imune a interferências electromagnéticas e ruídos; Os dados não serão corrompidos durante a transmissão; Não conduz corrente eléctrica;

 Tamanho reduzido em relação a outros cabos; Capacidade elevada de transmissão (largura de banda);

 Espaçamento grande entre os repetidores devido à baixa atenuação; Sem risco de fogo ou arco eléctrico.

Desvantagens

 Custo de implementação;

 Custo de construção;

 Fragilidade das fibras sem encapsulamento;

 Problemas de perda de dados em conexões (principalmente tipo T)

Aplicação

Actualmente a fibra óptica está; nos sistemas telefónicos, de videoconferência, redes locais (LANs), interligação de prédios; conectividade entre empresas e Redes Metropolitanas, conexão em alta velocidade entre utilizadores (finais) e ISP´s, links redundantes, tráfego telefónico entre torres de transmissão de telemóveis e a rede pública, ambientes hostis, ambientes com alto nível de interferência electromagnética, links com necessidade de segurança no tráfego das informações entre outras aplicações.

Conexão

As figuras abaixo apresentam os principais conectores de Fibra Ópticas vendidos no mercado actualmente.

D4 / SC Duplex / SMA

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MTRJ / VOLITION / E2000

ESCON / FC / FDDI

BICONIC / SC

Os conversores de mídia convertem uma Fibra Óptica em outra tecnologia de transmissão. Por exemplo, no modelo da figura abaixo, a entrada é ST e a saída é de conexão RJ45 utilizada em cabos de par trançado.

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Velocidade de Tráfego

Na tabela abaixo, são listadas a janela (nm), a distância máxima (m) e a velocidade de seis fibras multiponto 62,5/125 µm, duas fibras multiponto 50/125µm e três fibras do tipo monomodo.

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Referências

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