Fibras ópticas

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Apostila de Fibras Ópticas - Base para ITED

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Fibras ópticas

  1. 1. CENTRO UNIVERSITÁRIO DE BELO HORIZONTE DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA ENGENHARIA DE TELECOMUNICAÇÕES FIBRA ÓPTICA Allison Bastos César Henrique de Oliveira Pereira Eduardo Assis Rocha Jacqueline dos Santos Marques Freitas João Paulo Alves dos Santos Luiz Carlos CamposMonografia da Disciplina Princípios de Telecomunicaçõesdo Programa de Engenharia de Telecomunicações, orientada Pelo Prof. M. Sc. Paulo Tibúrcio Pereira UNIBH Belo Horizonte 2004
  2. 2. ÍNDICE Pagina1.0 Introdução 52.0 História 6 2.1 História da Fibra Óptica Mundial 6 2.2 História da Fibra Óptica no Brasil 113.0 Regulamentação 13 3.1 Normas Técnicas 13 3.1.1 Normas para Cabeamento Estruturados 13 Fibra Óptica4.0 Introdução sobre ondas 14 4.1 Reflexão e Refração 14 4.2 Lei de Snell 16 4.3 Estrutura da fibra óptica 22 4.4 Tipos de fibra Óptica 24 4.4.1 Fibras Multimodo (MMF Multimode Fiber) 24 4.4.1.1 Multimodo de Índice Degrau 25 4.4.1.2 Multimodo de Índice Gradual 26 4.4.2 Fibras Monomodo (SMF Single Mode Fiber) 27 4.2 Reflexão Interna Total 285.0 Fabricação da Fibra Óptica 31 5.1.1 - Fabricação de uma preforma de vidro 32 5.1.1.1 PVCD (Plasma Chemical Vapour 33 Deposition) 5.1.1.2 OVD (Outside Vapour Deposition) 34 5.1.1.3 VAD (Vapour Axial Deposition) 35 5.1.2 Puxamento de uma preforma em uma torre 36 de puxamento 1
  3. 3. 5.1.3 Testes das fibras puxadas 386.0 Emendas Ópticas 39 6.1 Processo de Emenda 40 6.1.1 Limpeza 40 6.1.2 Decapagem 40 6.1.3 Clivagem 40 6.2 Atenuações em Emendas Ópticas 41 6.2.1 Fatores Intrínsecos 41 6.2.2 Fatores Extrínsecos 42 6.2.3 Fatores Refletores 42 6.3 Tipos de Emendas Ópticas 42 6.3.1 Emenda por Fusão 43 6.4 Emenda Óptica Mecânica 44 6.5 Emenda Óptica por Conectorização 45 6.6 Perdas por Atenuações 46 6.6.1 Emendas Ópticas 46 6.6.2 Conectores 477.0 Atenuação 47 7.1 Absorção 48 7.1.1 Absorção material 48 7.1.2 Absorção do íon OH¯ 49 7.1.3 Absorção Mecânica 49 7.2 Espalhamento 51 7.3 Propriedades das Fibras Óticas 52 7.3.1 Imunidade a Interferências 52 7.3.2 Ausência de diafonia 52 7.3.3 Isolação elétrica 53 7.4 Dispersão 53 7.4.1 Dispersão Modal 53 7.4.2 Disperção Cromática 54 2
  4. 4. 7.4.2.1 Disperção Material 54 7.4.2.2 Disperção de guia de onda 558.0 As Vantagens da utilização de Fibras Ópticas 55 8.1 Banda passante potencialmente enorme 56 8.2 Perda de transmissão muito baixa 57 8.3 Imunidade a interferências e ao ruído 58 8.4 Isolação elétrica 59 8.5 Pequeno tamanho e peso 59 8.6 Segurança da informação e do sistema 60 8.7 Custos potencialmente baixos 61 8.8 Alta resistência a agentes químicos e 61 variações de temperatura9.0 Desvantagens 62 9.1 Fragilidade das fibras ópticas sem 62 encapsulamentos 9.2 Dificuldade de conexão das fibras ópticas 62 9.3 Acopladores tipo T com perdas muito altas 62 9.4 Impossibilidade de alimentação remota de 62 repetidores 9.5 Falta de padronização dos componentes 63 ópticos10. Aplicações da Fibra Óptica 63 10.1 Fibras Ópticas na Instrumentação 63 10.1.1 Sensores 63 10.1.2 Emprego de Fibras Ópticas na construção 64 de sensores: 10.1.3 Exemplos de sensores construídos com 64 Fibras Ópticas: 10.2 Sistemas de Comunicações 65 3
  5. 5. 10.3 Rede Telefônica 65 10.4 Rede Digital de Serviços Integrados 66 (RDSI) 10.5 Cabos Submarinos 66 10.6 Uso de Fibras Ópticas na Medicina: 67 10.7 Laser de Fibra 67 10.8 Uso de Fibras Ópticas em Telecomunicações 68 10.9 Comunicações 69 10.10 Redes Locais de Computadores 70 10.11 Televisão por Cabo (CATV) 72 10.12 Sistemas de Energia e Transporte 73 10.13 Aplicações da Fibra Óptica para fins 73 Militares 10.14 Aplicações Específicas 7411.0 Atualidades 75 11.1 Mercado Brasileiro 75 11.2 Aplicações futuras 7612.0 Conclusão 7913.0 Referências Bibliográficas 80 4
  6. 6. 1.0 IntroduçãoQuando ouvimos falar sobre comunicação óptica, logoassociamos o assunto ao uso de fibra óptica. A comunicaçãoutilizando fibra óptica é realizada através do envio de umsinal de luz codificado, dentro do domínio de freqüência doinfravermelho, 1012 a 1014 Hertz, a fibra óptica é umfilamento de vidro transparente e com alto grau de pureza.É tão fino quanto um fio de cabelo, podendo carregarmilhares de informações digitais a longas distâncias semperdas significativas. Ao redor do filamento existem outrassubstâncias de menor índice de refração, que fazem com queos raios sejam refletidos internamente, minimizando assimas perdas de transmissão. Os sistemas de comunicaçõesbaseados em fibra ópticos utilizam lasers ou dispositivosemissores de luz (LEDS). Esses últimos são preferidos porserem mais eficientes em termos de potência, e devido a suamenor largura espectral, que reduz os efeitos de dispersãona fibra. Além disso, as fibras ópticas são imunes ainterferências eletromagnéticas e a ruídos por nãoirradiarem luz para fora do cabo.Sempre que falamos ao telefone, assistimos à TV a cabo,navegamos na Internet ou realizamos uma endoscopiadigestiva utilizamos tecnologia associada às fibrasópticas.As vantagens da utilização da fibra ópticas são:Imunidade a interferências, grande capacidade transmissão,ausência de ruídos, isolação elétrico, pequeno tamanho epeso, sigilo de comunicação. 5
  7. 7. Ao longo desse trabalho será possível se conhecer um poucomais sobre essa tecnologia, de uma maneira pratica eobjetiva, além de entender porque as fibras ópticas vêmpouco a pouco substituindo a utilização dos cabos nastelecomunicações.2.0 História2.1 História da Fibra Óptica MundialOs primeiros experimentos utilizando fibra óptica ocorreramem 1930 na Alemanha, mas as pesquisas sobre suaspropriedades e características se iniciaram por volta de1950. Hoje, as fibras ópticas são largamente utilizadas erepresentam uma revolução na transmissão de informações.Hoje em dia, as fibras ópticas utilizadas em sistemas podemoperar com taxas de transmissão que chegam até 620 Mbps.Apenas para dar uma idéia de grandeza, esta taxa éaproximadamente dez mil vezes a taxa dos modems comumenteutilizados pela maioria dos usuários da Internet. Figura 1 – Filamentos de Fibra óptica [1] 6
  8. 8. Figura 2 – Linha do Tempo [1]• Século VI a.C: Os esquilos informaram aos Argos da queda de Tróia por meio de uma cadeia de sinais de fogo.• Século II a.C: Polibio propôs um sistema de transmissão do alfabeto grego por meio de sinais de fogo (dois dígitos e cinco níveis (52=25 códigos).• 100 a.C: Vidros de qualidade óptica somente apareceram após o surgimento dos famosos cristais venezianos, na época da Renascença. Os princípios da fibra óptica são conhecidos desde a Antigüidade e foram utilizados em prismas e fontes iluminadas.• 200 D.C: Heron da Alexandria estudou a reflexão.• 1621: Willebrod Snell descobriu que quando a luz atravessa dois meios, sua direção muda (refração).• 1678: Christian Huygens modela a luz como onda.• 1791: Claude Chappe inventou o Semaphore, sistema de comunicação visual de longas distâncias através de 7
  9. 9. braços mecânicos, instalados no alto de torres (velocidade de 1 bit por segundo)• 1800: O Sr. William Herschel descobriu a parte infravermelha do espectro.• 1801: Ritter descobre a parte ultravioleta do espectro.• 1830: Telégrafo com código Morse (digital) chegava a alcançar mil km, o equivalente a velocidade de 10 bits por segundo, com os repetidores.• 1864: O físico teórico escocês, James C. Maxwell (1831-1879), criou o termo campo eletromagnético após a publicação da sua teoria eletromagnética da luz.• 1866: Primeira transmissão transatlântica de telégrafo.• 1870: John Tyndal (1820-1893) mostrou a Royal Society que a luz se curva para acompanhar um esguicho d’água, ou seja, pode ser guiada pela água.• 1876: Invenção do telefone analógico por Graham Bell• 1880: O engenheiro William Wheeler, recebeu uma patente pela idéia de “conduzir” intensas fontes de luz para salas distantes de um prédio. O escocês naturalizado americano, Alexander Graham BELL (1847- 1922), inventou o Photophone, um sistema que reproduzia vozes pela conversão de luz solar em sinais elétricos (telefone óptico).• 1926: John L. Baird patenteia uma TV a cores primitiva que utilizava bastões de vidro para transportar luz.• 1930: Lamb realizou primeiros experimentos de transmissão de luz através de fibras de vidro, Alemanha.• 1940: O primeiro cabo coaxial transporta até 300 ligações telefônicas ou um canal de TV. 8
  10. 10. • 1950: Brian O´BRIEN do American Optical Company e Narinder Singh Kanpany , físico indiano do Imperial College of Science and Technology de Londres, desenvolveram fibras transmissoras de imagens, hoje conhecidas por Fiberscopes.• 1956: O físico indiano Narinder Singh Kanpany inventa a fibra óptica: desenvolveram a idéia de uma capa de vidro sobre um bastão fino de vidro para evitar a “fuga” da luz pela superfície.• 1958: Arthur Schwalow e Charles Townes inventam o laser.• 1960: Theodore Maiman, do Hughes Labs (EUA), construiu o primeiro laser a cristal de rubi.• 1961: Javan e colaboradores construíram o primeiro laser a gás HeNe, para a região do infravermelho (1150 nm). Em 1962 surge o laser HeNe para 632,8 nm.• 1962: Foi inventado o primeiro fotodetector PIN de silício de alta velocidade (EUA).• 1966: Charles Kao e A. Hockham do Standard Communication Laboratory (UK), publicaram um artigo propondo fibras ópticas como meio de transmissão adequado se as perdas fossem reduzidas de 1000 para 20 dB/km. Início da corrida mundial pela fibra de menor atenuação !!!• 1968: Primeiro diodo laser com dupla heteroestrutura, DHS, (EUA).• 1970: Kapron e Keck quebram a barreira dos 20 dB/km produzindo uma fibra multimodo com 17 dB/km em 632,8 nm (Corning Glass Works, USA).• 1972: Novamente, Corning Glass lança uma fibra multimodo com 4 dB/km. 9
  11. 11. • 1973: Um link telefônico de fibras ópticas foi instalado no EUA.• 1976: O Bell Laboratories instalou um link telefônico em de 1 km em Atlanta e provou ser possível o uso da fibra para telefonia, misturando técnicas convencionais de transmissão. O primeiro link de TV a cabo com fibras ópticas foi instalado em Hastings (UK). A empresa Rank Optics em Leeds (UK) fabrica fibras de 110 nm para iluminação e decoração.• 1978: Começa, em vários pontos do mundo, a fabricação de fibras ópticas com perdas menores do que 1,5 dB/km, para as mais diversas aplicações.• 1979: MYA e colaboradores, Japão, anunciam a primeira fibra monomodo (SMF) com 0,20 dB/km em 1550 nm.• 1981: Ainslie e colegas (UK) demonstram a SMF com dispersão nula em 1550 nm.• 1983: Introduzida a fibra monomodo com dispersão nula em 1310 nm – G652.• 1985: Introduzida a fibra monomodo de dispersão deslocada (DS) – G653.• 1988: Operação do primeiro cabo submarino, TAT-8, entre EUA, França e Inglaterra.• 1989: Introdução comercial dos amplificadores ópticos dopados com érbio.• 1994: Introduzida a fibra de dispersão nula (NZD) em 1500 nm – G655.• 2001: A fibra óptica movimenta cerca de 30 bilhões de dólares a cada ano.• 2004: As pesquisas avançam em direção à caracterização e fabricação de fibras fotônicas. 10
  12. 12. 2.2 História da Fibra Óptica no BrasilUnicamp foi à primeira instituição brasileira a pesquisaras fibras ópticas. O Grupo de Fibras Ópticas do Institutode Física Gleb Wataghin foi formado em 1975 paradesenvolver o processo de fabricação de fibras e formarrecursos humanos nesta área. Figura 3 – Pesquisadores no Laboratório de Comunicações Ópticas [1]Dos laboratórios do IFGW saíram às primeiras fibras ópticasfabricadas no país e foram desenvolvidas várias técnicas decaracterização das fibras. Este desenvolvimento foitransferido, juntamente com as pessoas treinadas, para oCPQD – Centro de Pesquisas e Desenvolvimento emTelecomunicações (empresa pertencente à holding dasEmpresas de Telecomunicações – a Telebrás) onde continuou-se com a construção de uma planta piloto para fabricação,bem como otimização do processo. O CPQD transferiu atecnologia para as empresas ABC-Xtal, Bracel, Avibrás,Pirelli e Sid, que hoje produzem a maior parte das fibras 11
  13. 13. utilizadas no Brasil. Acopladores por fusão a fibra, queservem para juntar os núcleos duas ou mais fibras,desenvolvidos nos laboratórios do grupo foram repassados aoCPQD, juntamente com os recursos humanos. Esta tecnologiafoi transferida para as empresas AGC-Optosystems e AsGa.Essas empresas exportam produzem os acopladores para omercado nacional e para exportação.As pesquisas do grupo foram cada vez mais sendodesenvolvidas em assuntos de fronteira, avaliando eexplorando tecnologias emergentes, e realizando atividadesde pesquisa que fossem temas de teses de doutoramento.Desenvolveu-se, assim, os primeiros amplificadores a fibradopada com Érbio no país, processos originais de fabricaçãode vidros especiais, técnicas de óptica não linear e delasers de pulsos ultra-curtos para o estudo de fenômenosultra-rápidos.Dadas as atividades desenvolvidas nos últimos anos, o grupopassou a ser chamado de Grupo de Fenômenos Ultra-Rápidos eComunicações Ópticas. Este grupo é pioneiro no Brasil naárea de fenômenos ultra-rápidos e conta hoje com umlaboratório de femtossegundos que é um dos melhoresequipados no mundo.É grande a experiência do grupo na fabricação de vidrosópticos; desenvolvimento de processos originais defabricação de vidros cerâmicos e de vidros dopados comquantum dots semicondutores. Esses vidros que sãopromissores para aplicações em chaves fotônicas. O grupolidera também a área de dispositivos de óptica integrada emvidros. [1] 12
  14. 14. 3.0 Regulamentação3.1 Normas TécnicasO que é uma norma?Uma norma é um grau ou nível de exigência, é umaexcelência, um objetivo para promover interoperabilidade econfiabilidade em sistemas estruturados. As normas paracabeamento estruturado definem um sistema geral para redesde telecomunicações, criando um ambiente heterogêneo.Essas normas nasceram com a necessidade de padronizarsoluções para sistemas de cabeamento de telecomunicaçõesque pudesse abrigar equipamentos de vários fabricantes.Existem organizações responsáveis pela elaboração ecoordenação de padrões usados pela indústria, governo eoutros setores.Vamos citar apenas os órgãos que interferem na Fibraóptica. • ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas • ANSI – American National Standards Institute • EIA – Electronic Industries Alliance • TIA – Telecommunications Industry Association3.1.1 Normas para Cabeamento Estruturado Fibra ÓpticaANSI/EIA/TIA TSB72 – Guia para gerenciamento centralizadode dispositivos de fibra ópticaA intenção deste boletim e especificar conjunto dediretrizes para administrar sistemas de fibra ópticas noambiente da sala de equipamentos utilizando sistema deracks e armários de telecomunicações. 13
  15. 15. Data: Publicado 1992, parte 568ª, desde outubro de 1995.ANSI/EIA/TIA 526-14 – Especificações técnicas para medidasópticas multimodoEste documento especifica procedimentos usados para medirum link de fibra óptica multimodo, incluindo terminações,componentes passivos, fontes de luz, calibração einterpretação de resultados.Data: Publicado 1998.ANSI/EIA/TIA 526-7 – Especificações técnicas para medidasópticas monomodoTem a mesma função do documento anterior, só que parafibras monomodo.Data: Atualmente em votação na EIA/TIA.ANSI/EIA/TIA 568 – Componentes para Cabeamento de fibraópticaEsta norma especifica os requerimentos mínimos paracomponentes de fibra óptica, tais como cabos, conectores,hardware de conexão, patch cords e equipamento de teste decampo. Cabos 50/125µm multimodo e monomodo sãoreconhecidos. [5]4.0 Introdução sobre ondas4.1 Reflexão e RefraçãoEm 1952, o físico Narinder Singh Kapany, com base nosestudos efetuados pelo físico inglês John Tyndall de que aluz poderia descrever uma trajetória curva dentro de um 14
  16. 16. material (no experimento de Tyndall esse material eraágua), pode concluir suas experiências que o levaram àinvenção da fibra óptica. A fibra óptica é um excelentemeio de transmissão utilizado em sistemas que exigem altalargura de banda, tais como: o sistema telefônico,videoconferência, redes locais (LANs), etc. Há basicamenteduas vantagens das fibras ópticas em relação aos cabosmetálicos: A fibra óptica é totalmente imune ainterferências eletromagnéticas, o que significa que osdados não serão corrompidos durante a transmissão. Outravantagem é que a fibra óptica não conduz corrente elétrica,logo não haverá problemas com eletricidade, como problemasde diferença de potencial elétrico ou problemas com raios.O princípio fundamental que rege o funcionamento das fibrasópticas é o fenômeno físico denominado reflexão total daluz. Para que haja a reflexão total a luz deve sair de ummeio mais para um meio menos refringente, e o ângulo deincidência deve ser igual ou maior do que o ângulo limite(também chamado ângulo de Brewster). [4] Figura 4 – Exemplo de fibra óptica [4]Para ter uma idéia dos dois fenômenos imagine uma pessoa àbeira de um lago de águas calmas e límpidas. Se ela olharpróximo a seus pés possivelmente verá os peixes e a 15
  17. 17. vegetação em baixo da água. Se, ao contrário, observar aoutra borda do lago verá refletido na água as imagens deárvores ou outros objetos lá localizados. Porque a água e oar possuem índices de refração diferentes, o ângulo que umobservador olha a água influencia a imagem vista. [1]4.2 Lei de SnellA Figura 8 mostra um feixe de luz interceptado por umasuperfície plana de vidro. Parte da luz incidente érefletida pela superfície, isto é, se propaga, em feixe,para fora da superfície, como se tivesse se originadonaquela superfície. A outra parte é refratada, isto é, sepropaga como um feixe através da superfície para dentro dovidro. A menos que o feixe incidente seja perpendicular aovidro, a luz sempre muda a direção de sua trajetória quandoatravessa uma superfície, por isso, dizemos que o feixeincidente é “desviado” na superfície.Com base na figura, vamos definir algumas grandezasutilizadas e iremos representar os feixes incidente,refletido e refratado como raios, que são linhas retastraçadas perpendicularmente às frentes de onda, que indicama direção do movimento dessas ondas. O ângulo de incidênciaØ1 o ângulo de reflexão Ø1’ e o ângulo de refração Ø2 ,também estão sendo mostrados. Observe que cada um dessesângulos é medido entre a normal à superfície e o raiocorrespondente. O plano que contém o raio incidente e anormal à superfície é chamado de plano de incidência. NaFigura, o plano de incidência é o plano da página. 16
  18. 18. Observamos experimentalmente que a reflexão e a refraçãoobedecem às seguintes leis: Figura 5 – Reflexão e a refração de um feixe de luz [10] • LEI DA REFLEXÃO: O raio refletido está contido no plano de incidência, e Ø1’ = Ø2’ (Reflexão) • LEI DA REFRAÇÃO: O raio refratado está contido no plano de incidência, e n1 os Ø1= n2 os Ø2 (Refração)n1 é uma constante adimensional chamada índice de refraçãodo meio l, e n2 é o índice de refração do meio 2.A Equação da reflexão é chamada de Lei de Snell. O índicede refração de uma substância é igual a c/v, onde c é avelocidade da luz no espaço livre (vácuo), e v é a suavelocidade na substância considerada, conforme será vistomais adiante. A Tabela dá o índice de refração do vácuo ede algumas substâncias comuns. No vácuo, por definição, n é 17
  19. 19. exatamente igual a 1 ; no ar, n é muito próximo de 1,0 (umaaproximação que faremos com freqüência). Não existe índicede refração menor que 1.O índice de refração da luz, em qualquer meio, exceto ovácuo, depende do comprimento de onda da luz. A Figuramostra essa dependência para o quartzo fundido. Uma vezdefinido n, a luz de diferentes comprimentos de onda temvelocidades diferentes num certo meio. Além disso, ondasluminosas de comprimentos de onda diferentes são refratadascom ângulos diferentes ao atravessarem uma superfície.Assim, quando um feixe de luz, consistindo em componentescom diferentes comprimentos de onda, incide numa superfíciede separação de dois meios, os componentes do feixe sãoseparados por refração e se propagam em direçõesdiferentes. Esse efeito é chamado de dispersão cromática,onde “dispersão” significa a separação dos comprimentos deonda, ou cores, e “cromática” significa a associação da corao seu comprimento de onda. Na Figura, não há dispersãocromática, porque o feixe é monocromático (de uma única corou comprimento de onda).O índice de refração em um meio é, geralmente, maior paraum comprimento de onda menor (luz azul), do que para umcomprimento de onda maior (luz vermelha). Isso significaque, quando a luz branca se refrata, através de umasuperfície, o componente azul sofre um desvio maior do queo componente vermelho, com as cores intermediáriasapresentando desvios que variam entre esses dois. 18
  20. 20. Figura 6 – Índice de refração do quartzo fundido [10]O índice de refração do quartzo fundido, em função docomprimento de onda. A luz, com um comprimento de onda,pequeno, que corresponde a um índice de refração mais alto,tem um desvio mais acentuado, ao penetrar no quartzo, que aluz com um maior comprimento de onda. [3] Figura 7 – Índice de refração de alguns meios [10]A Figura mostra um raio de luz branca, no ar, incidindo emuma superfície de vidro; são mostrados apenas oscomponentes azul e vermelho da luz refratada. Como ocomponente azul sofre uma refração maior do que o vermelho,o ângulo de refração Ø2b, do componente azul, é menor doque o ângulo de refração Ø2b’ do componente vermelho. AFigura mostra um raio de luz branca passando pelo vidro e 19
  21. 21. incidindo na superfície de separação vidro-ar. O componenteazul é, novamente, mais refratado que o vermelho, mas agoraØ2b > Ø2r.Para aumentar a separação das cores, podemos usar um prismasólido de vidro, com seção triangular transversal, como naFigura. A dispersão na primeira superfície é aumentada peladispersão na segunda superfície. Figura 8 – Dispersão cromática da luz branca [10]O arco-íris é o exemplo mais simpático de dispersãocromática. Quando a luz branca do Sol é interceptada poruma gota de chuva, parte da luz se refrata para o interiorda gota, se reflete na superfície interna e, a seguir, serefrata para fora da gota. Como no prisma, a primeirarefração separa a luz do Sol em seus componentes coloridos,e a segunda refração aumenta a separação. 20
  22. 22. Quando seus olhos interceptam as cores separadas pelasgotas de chuva, o vermelho vem das gotas ligeiramente maisinclinadas que aquelas de onde vem a cor azul, e as coresintermediárias vêm das gotas com ângulos intermediários. Asgotas que separam as cores subtendem um ângulo de cerca de42°, a partir de um ponto diretamente oposto ao Sol. Se achuva é forte e brilhantemente iluminada, você vê um arcocolorido, com o vermelho em cima e o azul embaixo.Seu arco-íris é pessoal, porque um outro observador verá aluz proveniente de outras gotas. Figura 9 – Um prisma separando a luz branca [10] 21
  23. 23. Figura 10 – Um arco-íris e a separação das cores [10]4.3 Estrutura da fibra ópticaAs fibras ópticas são constituídas basicamente de materiaisdielétricos (isolantes) que, como já dissemos, permitemtotal imunidade a interferências eletromagnética; umaregião cilíndrica composta de uma região central,denominada núcleo, por onde passa a luz; e uma regiãoperiférica denominada casca que envolve o núcleo.A fibra óptica é composta por um núcleo envolto por umacasca, ambos de vidro sólido com altos índices de pureza, 22
  24. 24. porém com índices de refração diferentes. O índice derefração do núcleo (n1) é sempre maior que o índice derefração da casca (n2). Se o ângulo de incidência da luz emuma das extremidades da fibra for menor que um dado ângulo,chamado de ângulo crítico ocorrerá à reflexão total da luzno interior da fibra. [3]Veremos agora a estrutura do cabo de fibra óptica. Figura 11 – Estrutura da fibra óptica [3] Figura 12 – Estrutura em corte da fibra óptica [1] 23
  25. 25. • Núcleo: O núcleo é um fino filamento de vidro ou plástico, medido em micra (1 ηm = 0,000001m), por onde passa a luz. Quanto maior o diâmetro do núcleo mais luz ele pode conduzir. • Casca: Camada que reveste o núcleo. Por possuir índice de refração menor que o núcleo ela impede que a luz seja refratada, permitindo assim que a luz chegue ao dispositivo receptor. • Capa: Camada de plástico que envolve o núcleo e a casca, protegendo-os contra choques mecânicos e excesso de curvatura. • Fibras de resistência mecânica: São fibras que ajudam a proteger o núcleo contra impactos e tensões excessivas durante a instalação. Geralmente são feitas de um material chamado kevlar, o mesmo utilizado em coletes a prova de bala. • Revestimento externo: É uma capa que recobre o cabo de fibra óptica. [3]4.4 Tipos de fibra ÓpticaExistem duas categorias de fibras ópticas: Multimodais eMonomodais. Essas categorias definem a forma como a luz sepropaga no interior do núcleo.4.4.1 Fibras Multimodo (MMF Multimode Fiber)As fibras multimodo (MMF MultiMode Fiber) foram asprimeiras a serem comercializadas. Porque possuem odiâmetro do núcleo maior do que as fibras monomodais, de 24
  26. 26. modo que a luz tenha vários modos de propagação, ou seja, aluz percorre o interior da fibra óptica por diversoscaminhos. E também porque os conectores e transmissoresópticos utilizados com elas são mais baratos. [1]As setas verde, azul e vermelha representam os três modospossíveis de propagação (neste exemplo), sendo que as setasverde e azul estão representando a propagação por reflexão.As dimensões são 62,5 ηm para o núcleo e 125 ηm para acasca. Dependendo da variação de índice de refração entre onúcleo e a casca, as fibras multimodais podem serclassificadas em: Índice Gradual e Índice Degrau. Figura 13 – Propagação da luz multimodal [3]4.4.1.1 Multimodo de Índice DegrauPossuem um núcleo composto por um material homogêneo deíndice de refração constante e sempre superior ao da casca.As fibras de índice degrau possuem mais simplicidade em suafabricação e, por isto, possuem características inferioresaos outros tipos de fibras a banda passante é muitoestreita, o que restringe a capacidade de transmissão dafibra. As perdas sofridas pelo sinal transmitido sãobastante altas quando comparadas com as fibras monomodo, oque restringe suas aplicações com relação à distância e àcapacidade de transmissão. [1] 25
  27. 27. Figura 14 – Fibra Óptica Multimodo ID [1]4.4.1.2 Multimodo de Índice GradualPossuem um núcleo composto com índices de refraçãovariáveis. Esta variação permite a redução do alargamentodo impulso luminoso. São fibras mais utilizadas que as deíndice degrau. Sua fabricação é mais complexa porquesomente conseguimos o índice de refração gradual dopandocom doses diferentes o núcleo da fibra, o que faz com que oíndice de refração diminua gradualmente do centro do núcleoaté a casca. Mas, na prática, esse índice faz com que osraios de luz percorram caminhos diferentes, com velocidadesdiferentes, e chegue à outra extremidade da fibra ao mesmotempo praticamente, aumentando a banda passante e,conseqüentemente, a capacidade de transmissão da fibraóptica. [1]São fibras que com tecnologia de fabricação mais complexa epossuem característica principais uma menor atenuação1dBm/km, maior capacidade de transmissão de dados (largura 26
  28. 28. de Banda de 1Ghz), isso em relação as fibras de multimodode índice Degrau. Figura 15 – Fibra Multimodo IG4.4.2 Fibras Monomodo (SMF Single Mode Fiber) As fibras monomodais são adequadas para aplicações que envolvam grandes distâncias, embora requeiram conectores de maior precisão e dispositivos de alto custo. 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 ηm a 10 ηm, e a casca em torno de 125 ηm. 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. [3] Figura 16 – Propagação da luz em monomodal [3] 27
  29. 29. As características destas fibras são muito superiores àsmultimodos, banda passante mais larga, o que aumenta acapacidade de transmissão. Apresenta perdas mais baixas,aumentando, com isto, a distância entre as transmissões semo uso de repetidores de sinal. Os enlaces com fibrasmonomodo, geralmente, ultrapassam 50 km entre osrepetidores.As fibras monomodo do tipo dispersão deslocada (dispersionshifted) têm concepção mais moderna que as anteriores eapresentam características com muitas vantagens, comobaixíssimas perdas e largura de banda bastante larga.Entretanto, apresentam desvantagem quanto à fabricação, queexige técnicas avançadas e de difícil manuseio (instalação,emendas), com custo muito superior quando comparadas om asfibras do tipo multimodo. [1]4.2 Reflexão Interna TotalA Figura mostra raios provenientes de uma fontepuntiformes, no vidro, incidindo sobre a interface vidro-ar. Para o raio a, perpendicular à interface, parte da luzse reflete, e parte passa através da superfície, sem mudara direção.Os raios de b até e, que têm, progressivamente, maioresângulos de incidência na interface, também sofrem reflexãoe refração na interface. À medida que o ângulo deincidência aumenta, o ângulo de refração também aumenta,sendo de 90° para o raio e, o que significa que o raiorefratado é tangente à interface. Nessa situação, o ângulode incidência é chamado de ângulo crítico Øc. Para ângulos 28
  30. 30. de incidência maiores do que Øc, como os dos raios f, e, g,não há raio refratado, e toda a luz é refletida, efeitoconhecido como reflexão interna total. Figura 17 – A reflexão interna total da luz [10]Para calcular Øc, usamos a Equação:Associamos arbitrariamente o subscrito 1 ao vidro e osubscrito 2 ao ar, substituímos Ø1, por Øc e Ø2 por 90°,obtendo n1 os Øc = n2 os 90º encontrando, então Øc= os-1n2/n1 (ângulo crítico)Como o seno de um ângulo não pode ser maior do que 1, n2não pode ser maior do que n1, na equação. Isso nos diz quea reflexão interna total não pode ocorrer quando a luzincidente está num meio que tem o menor índice de refração.Se a fonte S, na Figura, estivesse no ar, todos os raiosincidentes na superfície ar-vidro (incluindo f e g) seriamrefletidos e refratados. A reflexão interna total temencontrado várias aplicações na tecnologia da medicina. Porexemplo, um médico pode pesquisar uma úlcera no estômago deum paciente pela simples introdução de dois feixes finos defibras óticas através da garganta do paciente. A luzintroduzida pela extremidade de um dos feixes sofre váriasreflexões internas nas fibras, de forma que, mesmo com o 29
  31. 31. feixe sendo submetido a várias curvas, a luz alcança aoutra extremidade, iluminando o estômago do paciente. Parteda luz é, então, refletida no interior do estômago e retomapelo outro feixe, de forma análoga, sendo detectada, econvertida em imagem num monitor de vídeo, oferecendo aomédico uma visão interior do órgão. [10]A luz propaga-se longitudinalmente até a outra extremidadegraças às reflexões totais que sofre na interface entre ovidro central (núcleo) e o vidro periférico (casca). [1] Figura 18 – Reflexão Interna [1]Isso ocorre porque uma fibra óptica transmite luz de umaextremidade para a outra, com pequena perda pelas lateraisda fibra; porque a maior parte da luz sofre uma seqüênciade reflexões internas totais ao longo dessas laterais. [3] 30
  32. 32. Figura 19 – Fibra Óptica [10]5.0 Fabricação da Fibra ÓpticaPara aperfeiçoar a características, mecânicas, geométricase ópticas de uma fibra óptica sua fabricação se efetua,habitualmente, em processos de varias etapas. Além do mais,esta forma de fabricação permite uma produção em grandesquantidades, rápida e rentável, atualmente são premissasfundamentais para as telecomunicações ópticas.Os materiais básicos usados na fabricação de fibras ópticassão sílicas puras ou dopada, vidro composto e plástico. Asfibras óptica fabricadas de sílica pura ou dopada são asque apresentam as melhores características de transmissão esão as usadas em sistemas de telecomunicações. Todos osprocessos de fabricação são complexos e caros. A fibraóptica fabricadas de vidro composto e plástico não tem boascaracterísticas de transmissão (possuem alta atenuação ebaixa faixa de banda passante) e são empregadas em sistemasde telecomunicações de baixa capacidade e pequenasdistâncias e sistemas de iluminação. Os processos defabricação dessas fibras são simples e baratos se comparadacom as fibras de sílica pura ou dopada. 31
  33. 33. Figura 20 – Fabricação da Preforma [7]5.1.1 – Fabricação de uma preforma de vidroExistem vários métodos para a fabricação de uma pré-formapara fibras ópticas. Descreveremos aqui o Método deDeposição de Vapores Químicos. Na figura abaixo mostramosum esquema onde o oxigênio é bombeado juntamente comsoluções químicas de Silício e Germânio, entre outras. Amistura correta dos componentes químicos é que vaicaracterizar a pré-forma produzida (índice de refração,coeficiente de expansão etc).[1]Um tubo especial de sílica ou quartzo (que será a casca dafibra) é preenchido com a mistura de substâncias químicas(que será o núcleo da fibra). Para este processo éutilizada uma espécie de torno que gira constantemente sobo calor de uma chama. Quando a mistura de substâncias éaquecida, o Germânio e o Silício reagem com o oxigênioformando o Dióxido de Silício (SiO2) e o Dióxido deGermânio (GeO2), que se fundem dentro do tubo formando o 32
  34. 34. vidro do núcleo. A fabricação da pré-forma é totalmenteautomatizada e leva horas para ser completada. [7]Depois que a pré-forma esfria passa por testes dequalidade, garantindo a pureza dos vidros fabricados. [1] Figura 21 – Fabricação da Preforma de Vidro [1]Existem 4 tipos de processos de fabricação deste tipo defibra e a diferença entre eles está na etapa de fabricaçãoda preforma (bastão que contém todas as características dafibra óptica, mas possui dimensões macroscópicas). Asegunda etapa de fabricação da fibra, o puxamento, é comuma todos os processos.5.1.1.1 PVCD (Plasma Chemical Vapour Deposition)A diferença básica deste método, ilustrado abaixo, emrelação ao MCVD é que ao invés de usar um maçarico de 33
  35. 35. oxigênio e hidrogênio, usa-se um plasma não isotérmicoformado por uma cavidade ressonante de microondas para aestimulação dos gases no interior do tubo de sílica.Neste processo, não é necessária a rotação do tubo em tornode seu eixo, pois a deposição uniforme é obtida devido àsimetria circular da cavidade ressoante. A temperatura paradeposição é em torno de 1100oC. As propriedades das fibrasfabricadas por este método são idênticas ao MCVD. [7] Figura 22 – Método PVCD [7]5.1.1.2 OVD (Outside Vapour Deposition)Este processo baseia-se no crescimento da preforma a partirde uma semente, que é feita de cerâmica ou grafite, tambémchamada de mandril. Este mandril é colocado num torno epermanece girando durante o processo de deposição queocorre sobre o mandril.Os reagentes são lançados pelo próprio maçarico e oscristais de vidro são depositados no mandril através decamadas sucessivas. Nesse processo ocorre a deposição donúcleo e também da casa, e obtém-se preforma de diâmetro 34
  36. 36. relativamente grande, o que proporcionam fibras de grandecomprimento (40 km ou mais). Após essas etapas teremos umapreforma porosa (opaca) e com o mandril em seu centro.Para a retirada do mandril coloca-se a preforma num fornoaquecido a 1500oC que provoca a dilatação dos materiais.Através da diferença de coeficiente de dilatação térmicaconsegue-se soltar o mandril da preforma e a sua retirada.O próprio forno faz também o colapsamento da preforma paratorná-la cristalina e maciça.Esse processo serve para a fabricação de fibras do tipomultimodo e monomodo de boa qualidade de transmissão. Figura 23 – Método OVD [7]5.1.1.3 VAD (Vapour Axial Deposition)Neste processo, a casca e o núcleo são depositados mas nosentido do eixo da fibra (sentido axial). Neste processoutilizam-se dois queimadores que criam a distribuição detemperatura desejada e também injetam os gases (reagentes). 35
  37. 37. Obtém-se assim uma preforma porosa que é cristalizada numforno elétrico à temperatura de 1500oC. Este processo obtémpreforma com grande diâmetro e grande comprimento,tornando-o extremamente produtivo. Figura 24 – Método VAD [7]5.1.2 Puxamento de uma preforma em uma torre de puxamentoDepois do teste da pré-forma, ela é colocada em uma torrede puxamento conforme a imagem abaixo: 36
  38. 38. Figura 25 – Torre de puxamento [1]Coloca-se a pré-forma em um forno de grafite (comtemperaturas de 1.900 a 2.200 Celsius). O vidro da pré-forma derrete e cai por ação da gravidade. Conforme cai,forma um fio que é direcionado, pelo operador da torre, aum micrômetro a laser e para recipientes onde receberácamadas de sílica protetora. Um sistema de traçãovagarosamente puxa a fibra da pré-forma. Como todo oprocesso é controlado por computador, o micrômetro a lasercontrola permanentemente o diâmetro da fibra fazendo comque o sistema de tração puxe mais lentamente ou maisrapidamente a fibra da pré-forma. Geralmente as fibras são 37
  39. 39. puxadas a velocidades entre 10 e 20 m/s. O produto final,ou seja, a fibra óptica é enrolada em carretéis. [1]DOUBLE CRUCIBLE (Duplo Cadinho)Este processo é semelhante ao anterior, mas os vidros vêmna forma de bastão, os quais são introduzidos no forno dopuxamento, que contém dois cadinhos. Neste processo, ageometria dos vidros alimentadores não é tão importantecomo no processo anterior. Neste processo consegue-se avariação do índice de refração através da migração de íonsalcalinos que mesclam a concentração dos vidros interno eexterno. [7]Fabricação de fibras de plásticoA fabricação de fibras de plástico é feita por extração. Asfibras ópticas obtidas com este método têm característicasópticas bem inferiores às de sílica, mas possuemresistências mecânicas (esforços mecânicos) bem maiores queas fibras de sílica. Têm grandes aplicações em iluminação etransmissão de informações a curtas distâncias e situaçõesque oferecem grandes esforços mecânicos às fibras. [7]5.1.3 Testes das fibras puxadas Os testes mais comuns que os fabricantes de fibrasrealizam são: tensão mecânica, índice de refração,geometria, atenuação (perdas), largura de banda, dispersãocromática, temperatura de operação, perdas dependentes da 38
  40. 40. temperatura de operação, habilidade de condução de luz soba água.Depois que os carretéis de fibras passam pelos testes dequalidade e são aprovados eles serão vendidos a empresasque fabricam cabos. [1]6.0 Emendas ÓpticasUma emenda óptica consiste na junção de 2 ou maisseguimentos de fibras, podendo ser permanente outemporária. Servem para prolongar um cabo óptico, umamudança de tipo de cabo, para conexão de um equipamentoativo ou efetuarmos manobras em um sistema de cabeamentoestruturado.Como características básicas, as emendas apresentam asseguintes características:- Baixa Atenuação: típica de 0,2 à 0,02dB por emenda;- Alta Estabilidade Mecânica: cerca de 4 kgf de tração;- Aplicações em Campo: requer poucos equipamentos para suafeitura.Existem três tipos de emendas ópticas:- Emenda por Fusão: as fibras são fundidas entre si;- Emenda Mecânica: as fibras são unidas por meiosmecânicos;- Emenda por Conectorização: são aplicados conectoresópticos, nas fibras envolvidas na emenda.As emendas ópticas sejam por fusão ou mecânicas, apresentamuma atenuação muito menor que um conector óptico. [8] 39
  41. 41. 6.1 Processo de EmendaQuando efetuamos um dos 3 tipos de emendas mencionados,devemos obedecer etapas distintas do processo de emenda,estas etapas são necessárias para que possamos ter odesempenho desejado. O processo de emenda consiste nasseguintes operações:6.1.1 LimpezaOs passos envolvidos nesta etapa são: 1. Remoção da capa do cabo; 2. Remoção do tubo LOOSE; 3. Remoção do gel com o uso de álcool isopropílico, utilizando-se algodão, lenços de papel ou gaze.6.1.2 DecapagemEsta operação consiste em: 1. Remoção do revestimento externo de acrilato da fibra; 2. Limpeza da fibra com álcool isopropílico; 3. Repetir o processo até que todo o revestimento externo da fibra seja removido.6.1.3 ClivagemA clivagem de uma fibra óptica consiste no corte dasextremidades das fibras em um ângulo de 90º, ou seja, cadaponta da fibra deve ter sua face paralela. Esta necessidadedo ângulo ser de 90º deve-se ao fato de quando fizermos suaemenda, ambas as faces deverão estar paralelas para uma 40
  42. 42. perfeita emenda. É nesta etapa que devemos ter o máximo decuidado com o manuseio da fibra, é desta etapa que sairá afibra pronta para a emenda.As clivagens de uma fibra ópticas são feitas usando umequipamento que faz um risco na fibra, analogamente aocorte de um vidro pelo vidraceiro. 1. As operações envolvidas são: 2. Clivagem da fibra; 3. Limpeza das extremidades com álcool isopropílico. [8]6.2 Atenuações em Emendas ÓpticasComo já mencionado em conectores ópticos, existem 2 tiposde fatores que influenciam o processo de emenda, que são: • Fatores Intrínsecos • Fatores Extrínsecos • Fatores Reflexivos6.2.1 Fatores IntrínsecosSão os fatores que envolvem a fabricação da fibra óptica,são os seguintes: • Variação do diâmetro do núcleo; • Diferença de perfil; • Elipticidade ou Excentricidade do núcleo ou casca.É especialmente crítica a variação do diâmetro do núcleopara as fibras Monomodo. 41
  43. 43. 6.2.2 Fatores ExtrínsecosSão os fatores que decorrem do processo de emenda, são osseguintes: • Precisão no alinhamento da fibra; • Qualidade das terminações da fibra; • Espaçamento entre as extremidades; • Contaminação ambiental.6.2.3 Fatores RefletoresSão os fatores que advém das próprias emendas, estas podemgerar em seu interior, reflexos de luz que irão atenuar ossinais transmitidos, ocasionando perda de potência.Com os equipamentos empregados no processo de emenda, e aconstante melhoria na qualidade da fabricação da fibra,este tipo de atenuação é inferior a 50 db. [8]6.3 Tipos de Emendas Ópticas • Emenda por Fusão: as fibras são fundidas entre si • Emenda Mecânica: as fibras são unidas por meios mecânicos • Emenda por Conectorização: são aplicados conectores ópticos, nas fibras envolvidas na emenda. 42
  44. 44. 6.3.1 Emenda por FusãoÉ o processo pelo qual, 2 seguimentos de fibra são fundidosentre si, através de uma descarga elétrica produzida peloequipamento.As etapas envolvidas são: 1. Limpeza 2. Decapagem 3. Clivagem 4. Inserção do protetor de emenda, “Tubete Termo Contrátil”; 5. Colocação das fibras no dispositivo V Groove da máquina de fusão; 6. Aproximação das fibras até cerca de 1µm; 7. Fusão através de arco voltaico; 8. Colocação do protetor e aquecimento.Figura 25 – Máquina de Emenda por Fusão – Furukawa [8] 43
  45. 45. Figura 26 – Esquemática do dispositivo de fusão das fibras [8]6.4 Emenda Óptica MecânicaÉ o processo pelo quais dois seguimentos de fibra sãounidos usando-se um Conector Óptico Mecânico. Neste tipo deemenda os processos de limpeza, decapagem e clivagem sãoiguais ao processo por fusão.As etapas envolvidas são: 1. Limpeza 2. Decapagem 3. Clivagem 4. Inserção de cada extremidade da fibra em uma extremidade do conector 5. Verificação da correta posição das fibras 6. Fechamento do conector 44
  46. 46. 6.5 Emenda Óptica por ConectorizaçãoNeste tipo de emenda, as fibras ópticas não são unidas esim posicionadas muito perto, isto é conseguido através douso de um outro tipo de conector chamado de Adaptador,mencionado na parte de conectores. Este tipo de emenda éexecutado de forma rápida, desde que os conectores jáestejam instalados nos cordões ópticos.Ele é também muito usado em acessórios ópticos chamados deDistribuidores Ópticos, onde fazem a interface entre umcabo vindo de uma sala de equipamentos e os equipamentosativos instalados no andar, no Armário de Telecomunicações. Figura 27 – Conector Mecânico FIBRLOCK II fechado [8] 45
  47. 47. Figura 28 – Modelo de emenda usando conector, adaptador. [8]6.6 Perdas por Atenuações6.6.1 Emendas ÓpticasIndependente do tipo de método de emenda empregado, sejafusão ou mecânica, sua atenuação máxima é de 0,3dB, deacordo com a EIA /TIA 455 – 59, para medias feitas emcampo. Processo de Multimodo Monomodo Mecânico 0,15 à 0,30 0,15 à 0,30 Fusão 0,15 à 0,30 0,15 à 0,30 Figura 28 – Tabela Comparativo de Processo de Emenda [2] 46
  48. 48. 6.6.2 ConectoresQuando trabalhamos com conectores ópticos, devemos ter emconta que por mais cuidadosos que sejamos quando damanipulação do conector, este sempre apresentará algum tipode atenuação. As atenuações presentes em um conector podemser divididas em: 1. Fatores Intrínsecos: aqueles que estão associados a fibra óptica utilizada; 2. Fatores Extrínsecos: são aqueles associados à conectorização. Figura 29 – Diversos tipos de Conectores [6]7.0 AtenuaçãoConstitui-se na propriedade mais importante dos meios detransmissão em geral, sendo particularmente relevantequando se trata de meios materiais, como no caso das fibrasópticas. A atenuação pode ser definida como a perda depotência do sinal com a distância, ou seja, se a atenuaçãofor muito grande, o sinal chegará muito fraco ao receptor 47
  49. 49. (ou repetidor), que não conseguirá captar a informaçãotransmitida.As fibras óticas apresentam perdas muito baixas. Destemodo, é possível implantar sistemas de transmissão de longadistância com espaçamento muito grande entre repetidores, oque reduz a complexidade o custo do sistema.Os mecanismos que provocam atenuação são: absorção,espalhamento, deformações mecânicas.7.1 AbsorçãoOs tipos básicos de absorção são:7.1.1 Absorção materialA absorção material é o mecanismo de atenuação que exprimea dissipação de parte da energia transmitida numa fibraóptica em forma de calor. Neste tipo de absorção temosfatores extrínsecos e intrínsecos à própria fibra. Comofatores intrínsecos, temos a absorção do ultravioleta, aqual cresce exponencialmente no sentido do ultravioleta, ea absorção do infravermelho, provocada pela sua vibração erotação dos átomos em torno da sua posição de equilíbrio, aqual cresce exponencialmente no sentido do infravermelho.Como fatores extrínsecos, temos a absorção devido aos reametálicos porventura presentes na fibra (Mn, Ni, Cr, U, Co, r e Cu) os quais, devido ao seu tamanho, provocam picos deabsorção em determinados comprimentos de onda exigindogrande purificação dos materiais que compõem a estrutura dafibra óptica. 48
  50. 50. 7.1.2 Absorção do íon OH¯A absorção do OH¯ (hidroxila) provoca atenuaçãofundamentalmente no comprimento de onda de 2700 nm e emsobre tons (harmônicos) em torno de 950 nm, 1240 nm e 1380nm na faixa de baixa atenuação da fibra.Esse íon é comumente chamado de água e é incorporado aonúcleo durante o processo de produção. É muito difícil deser eliminado.7.1.3 Absorção MecânicaAs deformações são chamadas de microcurvatura emacrocurvatura, as quais ocorrem ao longo da fibra devido àaplicação de esforços sobre a mesma durante a confecção einstalação do cabo.A macrocurvatura são perdas pontuais (localizadas) de luzpor irradiação, ou seja, os modos de alta ordem (ângulo deincidência próximo ao ângulo crítico) não apresentamcondições de reflexão interna total devido a curvaturas deraio finito da fibra óptica.[10] 49
  51. 51. Figura 30 – Reflexão Interna [6]As microcurvatura aparecem quando a fibra é submetida apressão transversal de maneira a comprimi-la contra umasuperfície levemente rugosa. Essas microcurvatura extraemparte da energia luminosa do núcleo devido aos modos dealta ordem tornar-se não guiados. Figura 31 – Reflexão Interna [6]A atenuação típica de uma fibra de sílica sobrepondo-setodos os efeitos está mostrada na figura abaixo: [10] 50
  52. 52. Figura 32 – Atenuação Fibra óptica [6]Existem três comprimentos de onda tipicamente utilizadospara transmissão em fibras ópticas: • 850 nm com atenuação típica de 3 dB/km • 1300 nm com atenuação típica de 0,8 dB/km • 1550 nm com atenuação típica de 0,2 dB/km7.2 EspalhamentoÉ o mecanismo de atenuação que exprime o desvio de parte daenergia luminosa guiada pelos vários modos de propagação emvárias direções. Existem vários tipos de espalhamento(Rayleigh, Mie, Raman estimulado, Brillouin estimulado)sendo o mais importante e significativo o espalhamento deRayleigh. Esse espalhamento é devido à não homogeneidademicroscópica de flutuações térmicas, flutuações decomposição, variação de pressões, pequenas bolhas, variaçãono perfil de índice de refração, etc. [10] 51
  53. 53. Esse espalhamento está sempre presente na fibra óptica edetermina o limite mínimo de atenuação nas fibras de sílicana região de baixa atenuação. A atenuação neste tipo de 1espalhamento é proporcional a λ . 47.3 Propriedades das Fibras Óticas7.3.1 Imunidade a InterferênciasPor serem compostas de material dielétrico, as fibrasóticas não sofrem interferências eletromagnéticas. Issopermite uma boa utilização dela, mesmo em ambienteseletricamente ruidosos.As fibras óticas podem ser agrupadas em cabos óticos seminterferirem umas nas outras, devido a não existência deirradiação externa de luz, resultando num ruído de diafonia(crosstalk) desprezível. Por não necessitarem de blindagemmetálica, podem ser instaladas junto a linhas detransmissão de energia elétrica. [10]7.3.2 Ausência de diafoniaAs fibras adjacentes em um cabo ótico não interferem umasnas outras por não irradiarem luz externamente. Nãoocorrendo o mesmo nos cabos metálicos, que quando perdemparte de seu isolamento, ocorre uma irradiação entre paresmetálicos adjacentes, ocasionando o fenômeno crosstalk. 52
  54. 54. 7.3.3 Isolação elétricaO material dielétrico que compõe a fibra proporciona umisolamento elétrico entre os transceptores ou estaçõesinterligadas. Ao contrário dos suportes metálicos, asfibras óticas não têm problemas de aterramento cominterfaces dos transceptores. Além disso, quando um cabo defibra é danificado por descarga elétrica, não existefaísca. Isso é importante em áreas de gases voláteis (áreaspetroquímicas, minas de carvão, etc.) onde o risco de fogoe explosão é constante. A não existência de choque elétricopermite a reparação em campo, mesmo com os equipamentosligados. [9]7.4 DispersãoÉ uma característica de transmissão que exprime oalargamento dos pulsos transmitidos. Este alargamentodetermina a largura de banda da fibra óptica, dada emMHz/km, e está relacionada com a capacidade de transmissãode informação das fibras. Os mecanismos básicos dedispersão são • Modal • Cromática7.4.1 Dispersão ModalEste tipo de dispersão só existe em fibras do tipomultimodo (degrau e gradual) e é provocada basicamentepelos vários caminhos possíveis de propagação (modos) que aluz pode ter no núcleo. Numa fibra degrau, todos os modos 53
  55. 55. viajam com a mesma velocidade, pois o índice de refração éconstante em todo o núcleo. Logo, os modos de alta ordem(que percorrem caminho mais longo) demorarão mais tempopara sair da fibra do que os modos de baixa ordem. Nestetipo de fibra, a diferença entre os tempos de chegada édado por = ∆t1, onde; • t1 é o tempo de propagação do modo de menor ordem • ∆ é a diferença percentual de índices de refração entre o núcleo e a casca dada por ∆ =(n1-n2)/n1A dispersão modal inexiste em fibras monomodo pois apenasum modo será guiado.7.4.2 Disperção CromáticaEsse tipo de dispersão depende do comprimento de onda edivide-se em dois tipos • Dispersão material • Dispersão de guia de onda7.4.2.1 Disperção MaterialComo o índice de refração depende do comprimento de onda ecomo as fontes luminosas existentes não são ideais, ouseja, possuem certa largura espectral finita (∆λ), temosque cada comprimento de onda enxerga um valor diferente deíndice de refração num determinado ponto, logo cadacomprimento de onda viaja no núcleo com velocidadediferente, provocando uma diferença de tempo de percurso,causando a dispersão do impulso luminoso. 54
  56. 56. A dispersão provocada pela dispersão material é dada por ∆λ dnD= c dλ , onde. • ∆λ é a largura espectral da fonte luminosa • c é a velocidade da luz no vácuo • n é o índice de refração do núcleo7.4.2.2 Disperção de guia de ondaEsse tipo de dispersão é provocado por variações nasdimensões do núcleo e variações no perfil de índice derefração ao longo da fibra óptica e depende também docomprimento de onda da luz. Essa dispersão só é percebidaem fibras monomodo que tem dispersão material reduzida (∆λpequeno em torno de 1300 nm) e é da ordem de algunsos/(nm.km).[2] As Vantagens da utilização de Fibras ÓpticasAs características especiais das fibras ópticas implicamconsideráveis vantagens em relação aos suportes físicos detransmissão convencionais, tais como o par metálico e ocabo coaxial. Mesmo considerando-se o suporte de rádio –freqüência em microondas, à transmissão por fibras ópticasoferece condições bastante vantajosas. As poucasdesvantagens no uso de fibras ópticas podem, em geral, serconsideradas transitórias, pois resultam principalmente darelativa imaturidade da tecnologia associada.As principais características das fibras ópticas, estacandosuas vantagens como meio de transmissão, são os seguintes: 55
  57. 57. 8.1 Banda passante potencialmente enormeA transmissão em fibras ópticas é realizada em freqüênciasópticas portadoras na faixa espectral de 1014 a 1015 Hz(100 a 1000 THz). Isto significa uma capacidade detransmissão potencial, no mínimo, 10.000 vezes superior,por exemplo, à capacidade dos atuais sistemas de microondasque operam com uma banda passante útil de 700 MHz. Além desuportar um aumento significativo de número de canais devoz e /ou de vídeo num mesmo circuito telefônico, essaenorme banda passante permite novas aplicações. Atualmente,já estão disponíveis fibras ópticas comerciais com produtosbanda passante versus distância superiores a 200 GHz.Km.Isso contrasta significativamente com os suportesconvencionais onde, por exemplo, um cabo coaxial apresentauma banda passante útil máxima em torno de 400 MHz. AFigura 2.1 compara as características de atenuação (plana)versus freqüência de uma fibra óptica típica com relação avários suportes de transmissão usados em sistemastelefônicos. Figura 33 – Atenuação versus freqüência [10]8.2 Perda de transmissão muito baixa 56
  58. 58. As fibras ópticas apresentam atualmente perdas detransmissão extremamente baixas, desde atenuações típicasda ordem de 3 a 5 dB/Km na região em torno de 0,85mm atéperdas inferiores a 0,2 dB/Km para operação na região de1,55 mm.Pesquisas com novos materiais, em comprimentos de ondassuperiores, prometem fibras ópticas com atenuações aindamenores, da ordem de centésimos e, até mesmo, milésimos dedecibéis por quilômetro.Desse modo, com fibras ópticas, é possível implantarsistemas de transmissão de longa distância com umespaçamento muito grande entre repetidores, o que reduzsignificativamente a complexidade e custos do sistema.Enquanto, por exemplo, um sistema de microondasconvencional exige repetidores a distâncias de ordem de 50quilômetros, sistemas com fibras ópticas permitem alcançar,atualmente, e distâncias sem repetidores superiores a 200quilômetros.Com relação aos suportes físicos metálicos, na Tabelaabaixo é feita uma comparação de perdas de transmissão porfibras ópticas de 1ª geração (820nm).Observe nessa tabela que, ao contrário dos sistemas comsuportes metálicos, os sistemas com fibras ópticas têmperdas constantes para as três perdas constantes para astrês taxas de transmissão. 57
  59. 59. Perdas na Freqüência equivalente a metade da taxa de transmissãoMeio de Transmissão (dB/km) 1,544 Mbps 6,312Mbps 44,736MbpsPar trançado 26 AWG 24 48 128Par trançado 19 AWG 10,8 21 56Cabo coaxial 0,95mm 2,1 4,5 11Fibra óptica 3,5 3,5 3,5 Figura 34 – Tabela Comparação de números necessários de repetidores para cabeamento metálico versus cabeamento óptico. [10]8.3 Imunidade a interferências e ao ruídoAs fibras ópticas, por serem compostas de materialdielétrico, ao contrário dos suportes de transmissãometálicos, não sofrem interferências eletromagnéticas. Istopermite uma operação satisfatória dos sistemas detransmissão por fibras ópticas mesmo em ambienteseletricamente ruidosos. Interferências causadas pordescargas elétricas atmosféricas, pela ignição de motores,pelo chaveamento de relés e por diversas outras fontes deruído elétrico esbarram na blindagem natural provida pelasfibras ópticas. Por outro lado, existe um excelenteconfinamento do sinal luminoso propagado pelas fibrasópticas.Desse modo, não irradiando externamente, as fibras ópticasagrupadas em cabos ópticos não interferem opticamente umasnas outras, resultando num nível de ruído de diafonia(crosstalk) desprezível. Os cabos de fibras ópticas, por 58
  60. 60. não necessitarem de blindagem metálica, podem serinstalados convenientes, por exemplo, junto as linhas detransmissão de energia elétrica. A imunidade e pulsoseletromagnéticos (EMP) é outra característica importantedas fibras ópticas.8.4 Isolação elétricaO material dielétrico (vidro ou plástico) que compõe afibra óptica oferece uma excelente isolação elétrica entreos transceptores ou estações interligadas. Ao contrario dossuportes metálicos, as fibras ópticas não tem problemas comaterramento e interfaces dos transceptores. Além disso,quando um cabo de fibra óptica é danificado não existemfaíscas de curto-circuito. Esta qualidade das fibrasópticas é particularmente interessante para sistemas decomunicação em áreas com gases voláteis (usinaspetroquímicas, minas de carvão etc.), onde o risco de fogoou explosão é muito grande. A possibilidade de choqueselétricos em cabos com fibras ópticas permite a suareparação no campo, mesmo com equipamentos de extremidadesligados. [9]8.5 Pequeno tamanho e pesoAs fibras ópticas têm dimensões comparáveis com as de umfio de cabelo humano. Mesmo considerando-se osencapsulamentos de proteção, o diâmetro e o peso dos cabosópticos são bastante inferiores aos dos equivalentes cabosmetálicos. Por exemplo, um cabo óptico de 6,3mm dediâmetro, com uma única fibra de diâmetro 125 um eencapsulamentos plástico, substitui, em termos de 59
  61. 61. capacidade, um cabo de 7,6cm de diâmetro com 900 paresmetálicos. Quanto ao peso, um cabo metálico de cobre de 94quilos pode ser substituído por apenas 3,6 quilos de fibraóptica.A enorme redução dos tamanhos dos cabos, providas pelasfibras ópticas, permite aliviar o problema de espaço e decongestionamento de dutos nos subsolos das grandes cidadese em grandes edifícios comerciais. O efeito combinado dotamanho e peso reduzidos faz das fibras ópticas o meio detransmissão ideal em aviões, navios, satélites etc. Alémdisso, os cabos ópticos oferecem vantagens quanto aoarmazenamento, transporte, manuseio e instalação em relaçãoaos cabos metálicos de resistência e durabilidadeequivalentes.8.6 Segurança da informação e do sistemaAs fibras ópticas não irradiam significativamente a luzpropagada, implicando um alto grau de segurança para ainformação transportada. Qualquer tentativa de captação demensagens ao longo de uma fibra óptica e facilmentedetectada, pois exige o desvio de uma porção considerávelde potencia luminosa transmitida. Esta qualidade das fibrasópticas é importante em sistemas de comunicações exigentesquanto à privacidade, tais como nas aplicações militares,bancárias etc. Uma outra característica especial das fibrasópticas, de particular interesse das aplicações militares,é que, ao contrário dos cabos metálicos, as fibras não sãolocalizáveis através de equipamentos medidores de fluxoeletromagnético ou detectores de metal.8.7 Custos potencialmente baixos 60
  62. 62. O vidro com que as fibras ópticas são fabricadas é feitoprincipalmente a partir do quartzo, um material que, aocontrário do cobre, é abundante na crosta terrestre. Emboraa obtenção de vidro ultra puro envolva um processosofisticado, ainda relativamente caro, a produção de fibrasópticas em larga escala tende gradualmente a superar esseinconveniente. Com relação aos cabos coaxiais, as fibrasópticas já são atualmente competitivas, especialmente emsistemas de transmissão a longa distância, onde a maiorcapacidade de transmissão e o maior espaçamento entrerepetidores permitidos repercutem significativamente noscustos de sistemas.Em distâncias curtas e/ou sistemas multipontos, oscomponentes ópticos e os transceptores ópticos ainda podemimpactar desfavoravelmente o custo dos sistemas. Noentanto, a tendência é de reversão desta situação numfuturo não muito distante, em razão do crescente avançotecnológico e, principalmente, da proliferação dasaplicações locais.8.8 Alta resistência a agentes químicos e variações detemperaturaAs fibras ópticas, por serem compostas basicamente de vidroou plástico, têm uma boa tolerância a temperaturas,favorecendo sua utilização em diversas aplicações. Alémdisso, as fibras ópticas são menos vulneráveis à ação delíquidos e gases corrosivos, contribuindo assim para umamaior confiabilidade e vida útil dos sistemas. [10]9.0 Desvantagens 61
  63. 63. O uso de fibras ópticas, na prática tem as seguintesimplicações que podem ser consideradas como desvantagem emrelação aos suportes de transmissão convencional:9.1 Fragilidade das fibras ópticas sem encapsulamentosO manuseio de uma fibra óptica “nua” é bem mais delicadoque no caso dos suportes metálicos.9.2 Dificuldade de conexão das fibras ópticasAs pequenas dimensões das fibras ópticas exigemprocedimentos e dispositivos de alta precisão na realizaçãodas conexões e junções.9.3 Acopladores tipo T com perdas muito altasÉ muito difícil se obter acopladores de derivação tipo Tpara fibras ópticas com baixo nível de perdas. Issorepercute desfavoravelmente, por exemplo, na utilização defibras ópticas em sistema multiponto.9.4 Impossibilidade de alimentação remota de repetidoresOs sistemas com fibras ópticas requerem alimentaçãoelétrica independente para cada repetidor, não sendopossível a alimentação remota através do próprio meio detransmissão.9.5 Falta de padronização dos componentes ópticos 62
  64. 64. A relativa imaturidade e o continuo avanço tecnológico nãotem facilitado o estabelecimento de padrões para oscomponentes de sistemas de transmissão por fibras ópticas.[10]10.0 Aplicações da Fibra Óptica10.1 Fibras Ópticas na Instrumentação10.1.1 SensoresUm sensor é um dispositivo que atua como um transdutor:“traduz” o sinal causado pela propriedade física do meio emestudo (como pressão ou temperatura) em um tipo de sinalcujas características têm informações sobre o fenômenoocorrido.A sensitividade dos sensores a fibra, ou seja, o distúrbiomenos intenso que pode ser medido pode depender de:Variações infinitesimais em algum parâmetro decaracterização da fibra usada, quando a fibra é o próprioelemento sensor;Mudanças nas propriedades da luz usada, quando a Fibra é ocanal através do qual a luz vai e volta do local sob teste.Os sensores a Fibras Ópticas são compactos e apresentamsensitividades comparáveis ou superiores ao similarconvencional. São usadas tanto Fibras monomodo comomultimodo. Existem muitos sensores comerciais feitos comFibras Ópticas, para medição de temperatura, pressão,rotação, sinais acústicos, corrente, fluxo, etc.10.1.2 Emprego de Fibras Ópticas na construção de sensores: 63
  65. 65. Sensores interferométricos utilizando Fibras monomodo. Sãousados dois “braços” de Fibras com comprimentos iguais aosquais é acoplada luz. Um dos braços atua como referência eo outro vai ser submetido a algum distúrbio do ambiente. Aluz de saída das duas Fibras é recombinada, formando umpadrão de interferência. À medida que o braço sensor sofreas influências do distúrbio, as franjas de interferência sedeslocam a uma razão que é proporcional à intensidade dodistúrbio cuja magnitude se deseja medir;Se a intensidade de luz acoplada a uma fibra quase monomodoé medida em certo instante de tempo após o qual se submetea fibra a micro-curvaturas (geradas por variações depressão de ondas acústicas, por exemplo) espera-se umadiminuição na intensidade de saída porque os modos deordens mais altas encontrarão os seus corte, devido àsvariações na diferença de índices de refração entre onúcleo e a casca induzidos pelas micro-curvaturas.10.1.3 Exemplos de sensores construídos com Fibras Ópticas:Micro pontas de prova para medição de temperatura: aspontas de prova são equipadas com transdutores nas pontas,os quais possuem um cristal cuja luminescência varia com atemperatura (-50 a +200oC);Sensores de pressão construídos com o emprego de umamembrana móvel numa das extremidades da Fibra. A Fibra éencapsulada em um cateter e a membrana se movimenta deacordo com a pressão (0 a 300 mm de Hg); 64
  66. 66. Sensores químicos construído com o emprego de uma membranapermeável numa das extremidades da Fibra. A membrana contémum indicador reversível que responde a um estímulo químicomudando sua absorção ou luminescência.10.2 Sistemas de ComunicaçõesAs redes públicas de telecomunicações provêm uma variedadede aplicações para os sistemas de transmissão por fibrasópticas. As aplicações vão desde a pura substituição decabos metálicos em sistemas de longa distância interligandocentrais telefônicas (urbanas e interurbanas) até aimplantação de novos serviços de comunicações, por exemplo,para as Redes Digitais de Serviços Integrados (RDSI). Autilização de fibras ópticas em cabos submarinosintercontinentais constitui outro exemplo, bastantedifundido, de aplicação em sistemas de comunicações delonga distância.10.3 Rede TelefônicaUma das aplicações pioneiras das fibras ópticas em sistemasde comunicação corresponde aos sistemas troncos detelefonia, interligando centrais de tráfego interurbano. Ossistemas troncos exigem sistemas de transmissão (em geral,digitais) de grande capacidade, envolvendo distâncias quevão, tipicamente, desde algumas dezenas até centenas dequilômetros e, eventualmente, em países com dimensõescontinentais, até milhares de quilômetros. As fibrasópticas, com suas qualidades de grande banda passante ebaixa atenuação, atendem perfeitamente a esses requisitos. 65
  67. 67. A alta capacidade de transmissão e o alcance máximo semrepetidores, permitidos pelos sistemas de transmissão porfibras ópticas minimizam os custos por circuito telefônico,oferecendo vantagens econômicas significativas.10.4 Rede Digital de Serviços Integrados (RDSI)A rede local de assinantes, isto é, a rede físicainterligando assinantes à central telefônica local,constitui uma importante aplicação potencial de fibrasópticas na rede telefônica. Embora as fibras ópticas nãosejam ainda totalmente competitivas com os pares metálicos,a partir da introdução de novos serviços de comunicações(videofone, televisão, dados etc.), através das RedesDigitais de Serviços Integrados (RDSI), o uso de fibrasópticas na rede de assinantes tende a ser imperativo.10.5 Cabos SubmarinosOs sistemas de transmissão por cabos submarinos, parteintegrante da rede internacional de telecomunicações, é umaoutra classe de sistemas onde as fibras ópticas cumprematualmente um papel de fundamental importância. Os cabossubmarinos convencionais, embora façam uso de caboscoaxiais de alta qualidade e grande diâmetro para minimizara atenuação, estão limitados a uns espaçamentos máximosentre repetidores da ordem de 5 a 10 km.As fibras ópticas, por outro lado, considerando-se apenasos sistemas de 3ª geração (1,3µm), permitem atualmenteespaçamentos entre repetidores em torno de 60 km. Com aimplantação dos sistemas de transmissão por fibras ópticasde 4ª geração (1,55µm), alcances sem repetidores superiores 66
  68. 68. a 100 km serão perfeitamente realizáveis. Além disso, asfibras ópticas oferecem facilidades operacionais (dimensãoe peso menores) e uma maior capacidade de transmissão,contribuindo significativamente para atender à crescentedemanda por circuito internacionais de voz e dados, a umcusto mais baixo ainda que os enlaces via satélite.10.6 Uso de Fibras Ópticas na Medicina: • Confecção de endoscópios com feixes de Fibras Ópticas para iluminação; • Uso de Fibras como ponta de bisturi óptico para cirurgias a laser, como: • Cirurgias de descolamento de retina; • Desobstrução de vias aéreas (cirurgias na faringe ou traquéia); • Desobstrução de vias venosas (“limpeza” de canais arteriais, evitando pontes de safena); • Uso odontológico: aplicação de sedantes.10.7 Laser de FibraEmprega-se uma Fibra a base de sílica dopada em seu núcleocom algum elemento terra-rara, como o érbio ou o neodímio.A presença destes elementos em algumas partes por milhão éo bastante para que, após o bombeio, a Fibra floresça compicos intensos em vários comprimentos de onda de extremointeresse como, por exemplo, a 1,55mm (comprimentos de ondaonde as Fibras de sílica “normais” podem apresentar mínimosem atenuação e dispersão materiais). A Fibra dopada,adequadamente bombeada, pode ser usada como meio 67
  69. 69. amplificador (o sinal a ser amplificado coincide com algumpico de fluorescência) ou como um laser, se inserida entredois espelhos convenientemente selecionados. [9]10.8 Uso de Fibras Ópticas em TelecomunicaçõesA Fibra monomodo é a opção preferida para comunicação alonga distância. Ela permite que a informação sejatransmitida a altas taxas sobre distâncias de dezenas dequilômetros sem um repetidor. Sua capacidade de transmissãosuperior é possível devido a seu pequeno núcleo – entre 5 e10 mm de diâmetro. Isto limita a luz transmitida a somenteum modo principal, o que minimiza a distorção dos pulsos deluz, aumentando a distância em que o sinal pode sertransmitido.Praticamente todas as aplicações de telefonia e CATV (TV acabo) utilizam a Fibra monomodo em função das maiores taxasde transmissão e menores atenuações do sinal. Redes dedados que requeiram taxas de transmissão de gigabits tambémprecisam utilizar a Fibra monomodo.A Fibra multimodo é usada em sistemas de comunicação comoLANS (Local Área Networks) e WANs (Wide Área Network) emcampi universitários, hospitais e empresas. O diâmetro deseu núcleo é largo em comparação ao comprimento de onda daluz transmitida. Por isso, a Fibra multimodo propaga maisque um modo de luz. Com seu relativamente grande núcleo, aFibra multimodo é mais fácil de conectar e unir; é a Fibraescolhida para aplicações de curta distância consistindo denumerosas conexões. 68
  70. 70. Fibras multimodo de índice gradual também são preferidasquando o bom acoplamento com a fonte de luz é maisimportante do que a atenuação do sinal na Fibra, ou aindaquando há preocupação com radiação, uma vez que estasFibras podem ser construídas com núcleo de pura sílica quenão é grandemente afetado pela radiação. [11]10.9 ComunicaçõesUma das aplicações militares pioneira no uso da tecnologiade fibras ópticas consiste na simples substituição desuportes de transmissão metálicos nos sistemas decomunicação de voz e dados de baixa velocidade eminstalações militares. Além de um melhor desempenho emtermos de alcance, banda passante e imunidade ao ruído, asfibras ópticas oferecem a esses sistemas vantagensexclusivas. Por exemplo, a informação transportada pelafibra óptica é dificilmente violada ao longo do sistema detransmissão, em razão da característica de isolaçãoeletromagnética e pelas facilidades de localização dederivações de potência óptica ao longo do cabo, garantindoassim um alto grau de privacidade na transmissão de dados“sensíveis” o meio de transmissão pode percorrer sem riscoslugares de armazenamento de combustíveis ou explosivos; oreduzido volume e peso dos cabos ópticos provêm importantesfacilidades operacionais no transporte e instalação dossistemas.Esta última qualidade das fibras ópticas é particularmentevantajosa em sistemas táticos de comando e comunicações,permanentes ou móveis, interligando armamentos sofisticadose unidades militares dispersam. As conexões remotas entre 69
  71. 71. um radar e a estação de processamento de sinais podem, porexemplo, ser mais longas garantindo maior segurança aopessoal de operação. [9]A aplicação de fibras ópticas em sistemas de comunicaçõesmilitares a longa distância, além das motivações básicasdas aplicações civis (maior alcance e capacidade detransmissão), busca usufruir as suas qualidadesoperacionais e de segurança. Por exemplo, nos EUA um enlaceóptico 147 km suporta o sistema primário de comunicaçõespara controle e testes de mísseis MX e na Coréia do Sul foiconstruída uma rede de comunicações táticas com 667km decabos ópticos.Em nível local, uma das grandes aplicações de fibrasópticas em sistemas militares de comunicações é narealização de barramentos de dados em navios e aviões. Alémda melhor desempenho, este tipo de aplicação das fibrasópticas tem na redução de volume e peso uma das suasprincipais motivações. Um avião bombardeiro, por exemplo,pode ter seu peso reduzido de 1 tonelada se na sua cabeaçãointerna forem utilizadas apenas fibras ópticas. Nos EUAestá sendo desenvolvido um helicóptero, o HLX (lighthelicopter, experimental), onde os sistemas de controle devôo, de armamentos e de dados internos são totalmentebaseados na tecnologia de fibras ópticas.10.10 Redes Locais de ComputadoresAs comunicações entre computadores são suportadas porsistemas de comunicação de dados que costumam serclassificados, segundo as distâncias envolvidas, em redesde computadores de longa distância ou redes locais decomputadores. 70

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