Vantagens da comunicação por fibra óptica
● Grande capacidade de comunicação
● Longa distância de retransmissão
● Imune a interferência eletromagnética
● Recursos abundantes
● Fibra óptica leve e de tamanho pequeno
Uma breve história do desenvolvimento da comunicação óptica
● Há mais de 2.000 anos: Torres de sinalização – luzes, sinais de bandeira
● 1880: Telefone óptico – comunicação óptica sem fio
● 1970: Comunicação por fibra óptica
● 1966: Dr. Kao Kuen, o "pai da fibra óptica", propôs pela primeira vez a ideia da comunicação por fibra óptica.
● 1970: Kapron da Corning Institution produziu fibra óptica com perda de 20 dB/km.
● 1977: Primeira linha comercial de 45 Mb/s de Chicago.
Espectro eletromagnético
Refração/Reflexão e Reflexão Interna Total da Luz
Como a luz viaja em velocidades diferentes em substâncias diferentes, quando a luz viaja de uma substância para outra, a refração e a reflexão ocorrem na interface entre as duas substâncias. Além disso, o ângulo da luz refratada muda com o ângulo da luz incidente. Quando o ângulo da luz incidente atinge ou excede um determinado ângulo, a luz refratada desaparece e toda a luz incidente é refletida de volta; esta é uma reflexão interna total. Diferentes materiais refratam a luz do mesmo comprimento de onda em diferentes ângulos (isto é, diferentes materiais têm diferentes índices de refração), e o mesmo material refrata a luz de diferentes comprimentos de onda em diferentes ângulos. A comunicação por fibra óptica é baseada nestes princípios. Distribuição de refletividade: Um parâmetro importante que caracteriza os materiais ópticos é o índice de refração, denotado por N. A razão entre a velocidade da luz C no vácuo e a velocidade da luz V em um material é o índice de refração do material.
N＝C/V
O índice de refração do vidro de quartzo utilizado na comunicação por fibra óptica é de aproximadamente 1,5.
Estrutura de fibra óptica
Um cabo de fibra óptica simples geralmente consiste em três camadas:
Primeira camada: um núcleo de vidro com alto índice de-refração- (o diâmetro do núcleo é geralmente 9-10μm, (modo único) 50 ou 62,5 (multimodo).
Segunda camada: um revestimento de vidro de silicone com baixo índice de-refração-no meio (o diâmetro geralmente é de 125 μm).
Terceira camada: Um revestimento de resina de reforço mais externo.
Conhecimento Básico de Luz
1) Núcleo: Alto índice de refração, usado para transmitir luz;
2) Revestimento: Baixo índice de refração, juntamente com o núcleo, forma condições para total reflexão interna;
3) Jaqueta: Alta resistência, pode suportar maior impacto e protege a fibra óptica.
Cabo Fibra Óptica 3mm Laranja MM Multimodo
Amarelo SM Monomodo
Dimensões do cabo de fibra óptica:
O diâmetro externo é normalmente de 125 µm (um fio de cabelo humano médio tem 100 µm)
Diâmetro interno: Monomodo-9µm, Multimodo 50/62,5µm
Abertura Numérica
Nem toda a luz incidente na face final de uma fibra óptica é transmitida através da fibra; apenas a luz incidente dentro de uma certa faixa angular é transmitida. Este ângulo é chamado de abertura numérica da fibra óptica. Uma abertura numérica maior é vantajosa para emendas de fibra óptica. A abertura numérica varia entre fibras ópticas fabricadas por diferentes empresas.
Tipos de fibras ópticas
Com base no modo de transmissão da luz dentro da fibra, as fibras ópticas podem ser classificadas como:
Modo-Multi (MM)
Modo-único (SM)
Fibra-multimodo: possui um núcleo de vidro central mais espesso (50 ou 62,5 μm), permitindo a transmissão de vários modos de luz. Porém, sua dispersão intermodal é significativa, limitando a frequência dos sinais digitais transmitidos, e essa limitação piora com o aumento da distância. Por exemplo, uma fibra de 600 MB/km terá apenas uma largura de banda de 300 MB/km a 2 km. Portanto, a fibra multimodo-tem uma distância de transmissão relativamente curta, normalmente apenas alguns quilômetros.
Fibra-de modo único: tem um núcleo de vidro central mais fino (geralmente com 9 ou 10 μm de diâmetro), permitindo a transmissão de apenas um modo de luz. É essencialmente um tipo de fibra de índice-degrau, mas com um diâmetro de núcleo muito pequeno. Teoricamente, ele permite apenas que um único caminho de luz-em linha reta entre na fibra e se propague em linha reta dentro do núcleo. O alargamento do pulso da fibra é mínimo. Portanto, sua dispersão intermodal é muito pequena, tornando-o adequado para comunicação-de longa distância. No entanto, sua dispersão cromática desempenha um papel importante, o que significa que a fibra monomodo tem altos requisitos para a largura espectral e estabilidade da fonte de luz, ou seja, a largura espectral deve ser estreita e a estabilidade deve ser boa.
Classificação de fibra óptica
Por material:
● Fibra de Vidro: Tanto o núcleo como o revestimento são de vidro. Baixa perda, longa distância de transmissão, alto custo.
● Fibra de Silicone com Bainha: O núcleo é de vidro, o revestimento é de plástico. Características semelhantes à fibra de vidro, menor custo.
● Fibra Plástica: Tanto o núcleo quanto o revestimento são plásticos. Alta perda, distância de transmissão muito curta, preço muito baixo. Amplamente utilizado em eletrodomésticos, equipamentos de áudio e transmissão de imagens-de curta distância.
● Por janela de frequência de transmissão ideal: fibra-de modo único convencional e dispersão-fibra de modo único-deslocada.
● Convencional: Os fabricantes de fibra otimizam a frequência de transmissão da fibra para um único comprimento de onda, como 1300 nm.
● Dispersão-deslocada: os fabricantes de fibra otimizam a frequência de transmissão da fibra para dois comprimentos de onda, como 1300 nm e 1550 nm.
● Deslocamento Abrupto: O índice de refração muda abruptamente do núcleo para o revestimento de vidro. Baixo custo, alta dispersão intermodal. Adequado para comunicação de curta-distância e baixa{3}}velocidade, como controle industrial. No entanto, as fibras-de modo único têm dispersão intermodal muito baixa, portanto, são todas fibras de índice-graduadas.
●Fibras de índice-graduado: o índice de refração diminui gradualmente do núcleo para o revestimento, permitindo que a luz de modo-alto se propague de forma senoidal. Isto reduz a dispersão intermodal, aumenta a largura de banda da fibra e amplia a distância de transmissão, mas é mais caro. A maioria das fibras multimodo atuais são fibras de índice-graduadas.
