COMUNICAÇÕES ÓPTICAS
Princípio de um sistema de   comunicações óptica• Transmitir uma sinal através de umafibra óptica para um receptor remoto....
Há três principais fatores que podemafetar a transmissão de luz em umsistema de comunicações ópticas.• São eles: atenuação...
• Largura de banda: Uma vez que o  sinal de luz é composta por  diferentes frequências, a fibra vai  limitar as frequência...
Composição da Fibra Óptica• Uma fibra óptica é composta de uma  haste de vidro muito fino, que está  rodeada de um revesti...
Princípios de Transmissão• Raios de luz entram na fibra em ângulos  diferentes e não seguem os mesmos caminhos.  Raios de ...
Velocidade• A velocidade em que a luz viaja através de  um meio de transmissão é determinado pelo  índice de refração do m...
Largura de Banda• Largura de banda é definida como a largura  da faixa de frequência que pode ser  transmitido através de ...
Tipos de Fibra• A fibra é classificada em diferentes tipos  (multímodo ou monomodo) com base na  maneira em que a luz viaj...
Fibra Multímodo• A fibra multímodo, devido ao seu grande  núcleo, permite a transmissão de luz  usando caminhos diferentes...
Composição da Fibra   Multímodo
Fibra Multímodo                            ÍndiceDegrau• Fibra Multímodo de Índice Degrau: guias de raios  de luz por meio...
Fibra Multímodo de ÍndiceGradual• O núcleo das fibras multímodo de índice  gradual possuem um índice de refração não  unif...
Fibra Monomodo• A vantagem da fibra monomodo é o seu  melhor desempenho em respeitar a largura  de banda e atenuação. O di...
Composição   da   FibraMonomodo
Diâmetro de campo demodo de fibra monomodo• O diâmetro de campo de modo (MFD) de fibra  monomodo pode ser expresso como a ...
Área Efetiva• Área efetiva é outro termo que é usado para  definir o diâmetro do campo de modo. A  área efetiva é a área d...
Transmissão de luz• Transmissão de luz em fibra óptica utiliza três  elementos básicos: um transmissor, um receptor  e um ...
Atenuação             espectral          dafibra• Os dois principais mecanismos de perda de  transmissão de luz em fibras ...
• Espalhamento de luz frontal (Raman  scattering) espalhamento de luz para trás  (espalhamento      Brillouin) são    dois...
Janelas de      telecomunicaçõesOs principais comprimentos de onda detransmissão        de      telecomunicaçõescorrespond...
Janelas de           telecomunicações•   O símbolo OH- identificado no gráfico indica que a    comprimentos de onda de 950...
Transmissão de luz• Transmissão de luz em fibra óptica utiliza  três elementos básicos: um transmissor,  um receptor e um ...
Mecanismos de perda de          ligação• Para uma extensão de fibra óptica, os efeitos dos  componentes passivos e perdas ...
Micro curvaturas e Macro         Curvaturas• Micro curvaturas e macro curvaturas são  problemas comuns em sistemas de  cab...
•O gráfico acima mostra a influência da curvaturaraio (R) sobre a perda de sinal em função do comprimento deonda. O traço ...
Dispersão• Outro fator que afeta o sinal durante a  transmissão é dispersão. A Dispersão reduz a  largura de banda efetiva...
Dispersão Modal• Dispersão      modal      ocorre  normalmente        com      fibra  multímodo. Quando um pulso de  luz m...
Dispersão Modal
Dispersão Cromática• Dispersão cromática (CD) ocorre porque um  pulso de luz é composta          de diferentes  compriment...
Dispersão Cromática•   Dispersão cromática é definida por três parâmetros    principais:        1. Atraso em um determinad...
Dispersão Cromática• Dispersão cromática depende  principalmente da fabricação  processo. Fabricantes de cabos ter  em con...
Dispersão por Modo de       Polarização.• Dispersão de polarização modo (PMD) é  uma propriedade básica da          fibra ...
Perda de Retorno Óptico• Perdas de retorno - ORL (optical return loss)  - É a quantidade de luz refletida para  trás, atin...
Efeitos não-lineares•   Ocorrem na fibra óptica devido àpotência    óptica alta concentrada em uma área    pequena:
Fenômenos de índice de      refração
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Comunicações ópticas

  1. 1. COMUNICAÇÕES ÓPTICAS
  2. 2. Princípio de um sistema de comunicações óptica• Transmitir uma sinal através de umafibra óptica para um receptor remoto. Osinal elétrico é convertido para o domínioóptico no transmissor e é convertido devolta para o sinal original ao receptor• Comunicação de fibra óptica tem váriasvantagens sobre outros de transmissão,tais como cobre e comunicação a rádio
  3. 3. Há três principais fatores que podemafetar a transmissão de luz em umsistema de comunicações ópticas.• São eles: atenuação, largura de banda e dispersão.• Atenuação: como o sinal de luz percorre a fibra, perderá óptica devido a absorção, scatterring e outros, perdas de radiação. Em algum momento, o nível de potência pode tornar-se demasiado fraco para o receptor distinguir o sinal óptico anda o ruído de fundo
  4. 4. • Largura de banda: Uma vez que o sinal de luz é composta por diferentes frequências, a fibra vai limitar as frequências mais altas e menor e limita a capacidade de transporte de informações.• Dispersão: como o sinal de luz percorre a fibra, os pulsos de luz vão espalhar ou ampliar e vai limitar a capacidade de carga de informações no bit muito alto ou de transmissão muito longas distâncias
  5. 5. Composição da Fibra Óptica• Uma fibra óptica é composta de uma haste de vidro muito fino, que está rodeada de um revestimento protetor plástico. A vareta de vidro contém duas partes, a parte interna da haste (ou núcleo) e o circundante camada (ou revestimento). Luz, que é injetado no núcleo da fibra de vidro, seguirá o caminho físico do que fibra devido a reflexão interna total da luz entre o núcleo e o revestimento.
  6. 6. Princípios de Transmissão• Raios de luz entram na fibra em ângulos diferentes e não seguem os mesmos caminhos. Raios de luz entram no centro do núcleo de fibra em um ângulo muito baixo terá um caminho relativamente direto através do centro da fibra. Raios de luz entram no núcleo da fibra em um ângulo de incidência elevado ou perto da borda externa do núcleo da fibra terão um caminho menos direto, através da fibra e irão percorrer a fibra mais lentamente.• Cada caminho, resultantes de um determinado ângulo de incidência anda em um ponto determinado, e dará origem a um modo.• Os modos que viajam ao longo da fibra, cada uma delas é atenuada em algum grau.
  7. 7. Velocidade• A velocidade em que a luz viaja através de um meio de transmissão é determinado pelo índice de refração do meio de transmissão.• O índice de refração (n) é um número sem unidade, que representa o razão entre a velocidade da luz no vácuo, para a velocidade da luz no meio de transmissão.• N = c/v, onde n é o índice de refração do meio de transmissão, c é a velocidade da luz no vácuo ( c= 2.99792458x 108)• Como regra geral, quanto maior o índice de refração, mais lento será velocidade do meio de transmissão.
  8. 8. Largura de Banda• Largura de banda é definida como a largura da faixa de frequência que pode ser transmitido através de uma fibra óptica. A largura de banda determina a capacidade máxima de informação transmitida de um canal, o qual pode ser realizada ao longo da fibra ao longo de uma determinada distância. Largura de banda é expressa em MHz• Larguras de banda típicas para diferentes tipos de fibra.
  9. 9. Tipos de Fibra• A fibra é classificada em diferentes tipos (multímodo ou monomodo) com base na maneira em que a luz viaja através do mesmo. A fibra tipo está intimamente relacionada com o diâmetro do núcleo e de revestimento
  10. 10. Fibra Multímodo• A fibra multímodo, devido ao seu grande núcleo, permite a transmissão de luz usando caminhos diferentes (vários modos) Por esta fibra razão, a fibra multímodo é bastante sensível à dispersão modal.• As principais vantagens de fibra multímodo são a: facilidade de acoplamento para fontes de luz e a outra fibra, menor custo de fontes de luz (transmissores) e simplificando a conectorização e emenda de processos. No entanto, sua atenuação relativamente alta e baixa largura de banda limitam a transmissão de luz de curta distância de fibra multímodo...
  11. 11. Composição da Fibra Multímodo
  12. 12. Fibra Multímodo ÍndiceDegrau• Fibra Multímodo de Índice Degrau: guias de raios de luz por meio de reflexão total na fronteira entre o núcleo e o revestimento. O índice de refração é uniforme no núcleo. Fibra multímodo de Índice Degrau tem um diâmetro de núcleo mínimo de 50um, um diâmetro de revestimento entre 100 e 140um e uma abertura numérica entre 0,2 a 0,5
  13. 13. Fibra Multímodo de ÍndiceGradual• O núcleo das fibras multímodo de índice gradual possuem um índice de refração não uniforme, diminuindo gradualmente do eixo central para o revestimento. Esta variação do índice de refração dos núcleos obriga os raios de luz a se propagar através da fibra de forma senoidal.
  14. 14. Fibra Monomodo• A vantagem da fibra monomodo é o seu melhor desempenho em respeitar a largura de banda e atenuação. O diâmetro reduzido do núcleo da fibra monomodo limita a luz a um único modo de propagação, eliminando completamente dispersão modal.• Com dispersão adequada através da compensação de componentes, uma fibra monomodo pode transportar sinal em longas distâncias. A capacidade do sistema pode ser aumentada através da injeção de múltiplos sinais de comprimentos de onda ligeiramente diferentes (multiplexação de divisão de comprimento de onda) em uma fibra.
  15. 15. Composição da FibraMonomodo
  16. 16. Diâmetro de campo demodo de fibra monomodo• O diâmetro de campo de modo (MFD) de fibra monomodo pode ser expresso como a parte da fibra, onde a maior parte da luz energia passa.• O MFD é maior do que o diâmetro do núcleo físico. Ou seja, uma fibra com um núcleo físico de 8um pode render um 9, 5um MFD. Este fenômeno ocorre por causa da luz energia também viaja através do revestimento
  17. 17. Área Efetiva• Área efetiva é outro termo que é usado para definir o diâmetro do campo de modo. A área efetiva é a área da fibra correspondente ao diâmetro do campo de modo.
  18. 18. Transmissão de luz• Transmissão de luz em fibra óptica utiliza três elementos básicos: um transmissor, um receptor e um meio de transmissão, através da qual o sinal é transmitido de um para o outro. O uso de fibra óptica introduz a atenuação e dispersão no sistema. Atenuação tende a aumentar os requisitos de potência do transmissor em a fim de satisfazer os requisitos de energia do receptor. Dispersão, por outro lado, limita a largura de banda dos dados que podem ser transmitida através da fibra.• Atenuação: o sinal de luz percorre a fibra, que diminui a potência. A diminuição do nível de potência é expressa em dB ou uma taxa de perda por unidade de distância (dB/Km)
  19. 19. Atenuação espectral dafibra• Os dois principais mecanismos de perda de transmissão de luz em fibras ópticas são: a absorção de luz e dispersão• Absorção da luz: a luz é absorvida no material da fibra como sua energia é convertida em calor devido as impurezas de comprimento de onda de ressonância molecular.• Espalhamento Rayleigh: também contribui para a atenuação. Provoca a dispersão da luz em todas as direções, sendo que uma parte da luz escape pelo núcleo da fibra Uma pequena parte desta energia é retornada para o núcleo e é denominada retroespalhamento.
  20. 20. • Espalhamento de luz frontal (Raman scattering) espalhamento de luz para trás (espalhamento Brillouin) são dois fenômenos de espalhamento adicional que podem ocorrer em materiais ópticos sob condições de alta potência
  21. 21. Janelas de telecomunicaçõesOs principais comprimentos de onda detransmissão de telecomunicaçõescorrespondem para os pontos no gráfico,onde a atenuação é, mínima. Estescomprimentos de onda são conhecidos comoas janelas de telecomunicações.
  22. 22. Janelas de telecomunicações• O símbolo OH- identificado no gráfico indica que a comprimentos de onda de 950nm, 1244nm, 1383nm e, na presença de hidrogênio e íons HIDROXILA no material de cabo de fibra óptica faz um aumento da atenuação. Estes íons são resultado da presença da água que entra no material através do cabo ou de um produto químico através da reação do processo de fabricação ou como umidade no ambiente.• A variação da atenuação com comprimento de onda devido a absorção de água para o padrão de cabo de fibra monomodo óptico ocorre principalmente em torno de 1383nm. Recentes avanços na fabricação processos de cabo de fibra óptica que superar a água 1383nm pico e resultaram em fibra de baixa água de pico.
  23. 23. Transmissão de luz• Transmissão de luz em fibra óptica utiliza três elementos básicos: um transmissor, um receptor e um meio de transmissão, através da qual o sinal é transmitido de um para o outro.• O uso de fibra óptica introduz a atenuação e dispersão no sistema.• Atenuação tende a aumentar os requisitos de potência do transmissor em a fim de satisfazer os requisitos de energia do receptor.• Dispersão, por outro lado, limita a largura de banda dos dados que podem ser transmitida através da fibra.
  24. 24. Mecanismos de perda de ligação• Para uma extensão de fibra óptica, os efeitos dos componentes passivos e perdas de conexão devem ser adicionados à atenuação inerente da fibra a fim de obter a atenuação de sinal total. Esta atenuação (ou perda), para um determinado comprimento de onda, é definida como a razão entre a potência de entrada e a potência de saída da fibra que está sendo medida. Geralmente é expressa em decibéis
  25. 25. Micro curvaturas e Macro Curvaturas• Micro curvaturas e macro curvaturas são problemas comuns em sistemas de cabos, porque pode induzir a perda de potência do sinal. Micro curvatura ocorre quando o núcleo de fibra desvia do eixo e podem ser causados por defeitos de fabricação, restrições mecânicas durante as variações de fibra de poedeiras processo e ambiental (Temperatura, umidade ou pressão) durante a vida da fibra.• Macro curvatura refere-se a uma grande curva da fibra (com mais de um 2 milímetros de raio).
  26. 26. •O gráfico acima mostra a influência da curvaturaraio (R) sobre a perda de sinal em função do comprimento deonda. O traço "UC" refere-se a uma fibra ideal semcurvatura.
  27. 27. Dispersão• Outro fator que afeta o sinal durante a transmissão é dispersão. A Dispersão reduz a largura de banda efetiva disponível para transmissão. Existem três tipos principais de dispersão: dispersão modal, a dispersão cromática, e a dispersão por modo de polarização.• Dispersão total da Fibra = dispersão modal + dispersão cromática + dispersão por modo de polarização.
  28. 28. Dispersão Modal• Dispersão modal ocorre normalmente com fibra multímodo. Quando um pulso de luz muito curto é injetado para dentro da fibra dentro do numérico abertura, toda a energia não chega ao fim da fibra no ao mesmo tempo. Diferentes modos de oscilação levar a energia para baixo da fibra através de caminhos de comprimentos diferentes.
  29. 29. Dispersão Modal
  30. 30. Dispersão Cromática• Dispersão cromática (CD) ocorre porque um pulso de luz é composta de diferentes comprimentos de onda, cada um viaja com velocidades diferentes abaixo da fibra. Estas velocidades de propagação diferentes amplia o pulso de luz quando chega ao receptor, reduzindo a relação de sinal-ruído(SR) e aumentando a erros de bits(BER).
  31. 31. Dispersão Cromática• Dispersão cromática é definida por três parâmetros principais: 1. Atraso em um determinado comprimento de onda, expresso em ps. 2. O coeficiente de dispersão (D), expresso em ps / nm. Este corresponde ao desvio em atraso como uma função do comprimento de onda (Ou para a inclinação da curva que representa atraso em função da distância a um dado comprimento de onda). É expresso em ps / (nm*km) se é padronizado para um quilômetro. 3. A inclinação (S), expresso em ps / (nm²*km). Isto corresponde a derivada do coeficiente de dispersão como uma função de comprimento de onda (ou para a inclinação da curva que representa a dispersão como uma função da distância a um dado comprimento de onda). Tanto o coeficiente de dispersão (padronizado para um quilômetro) e a inclinação são dependentes do comprimento da fibra.
  32. 32. Dispersão Cromática• Dispersão cromática depende principalmente da fabricação processo. Fabricantes de cabos ter em conta os efeitos de CD na concepção de diferentes tipos de fibra para diferentes aplicações e com diferentes necessidades, tal como a fibra standard, dispersão deslocada fibra, ou não-zero dispersão deslocada fibra.
  33. 33. Dispersão por Modo de Polarização.• Dispersão de polarização modo (PMD) é uma propriedade básica da fibra monomodo. Afeta o valor da taxa de transmissão. PMD resulta da diferença de velocidades de propagação da energia de um dado comprimento de onda, a qual é dividida em duas polarizações que se encontram em ângulos retos• A origem da PMD é a birrefringência das fibras, isto é, a dependência das propriedades ópticas da fibra com o plano de oscilação eletromagnético Atraso
  34. 34. Perda de Retorno Óptico• Perdas de retorno - ORL (optical return loss) - É a quantidade de luz refletida para trás, atingindo o transmissor.• ORL é expressa em decibéis (dB) e é definido como o logaritmo razão entre a energia incidente para a potência reflectida na origem da fibra: ORL = 10LOG(PE/Pr), onde PE é a energia transmitida e Pr é a potência refletida, expressa em Watt (W).• A ORL é causado por 2 efeitos fundamentais: Retrodifusão, (Backscattering), Reflexões de Fresnel.
  35. 35. Efeitos não-lineares• Ocorrem na fibra óptica devido àpotência óptica alta concentrada em uma área pequena:
  36. 36. Fenômenos de índice de refração

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