Fibra-monomodo e fibra multimodo

fibra-monomodo

Fibras ópticasque só podem transmitir um modo são chamadas de fibras-de modo único. As fibras-de modo único só podem transmitir o modo fundamental (modo de ordem mais baixa) e não há diferença de atraso entre-modos. Portanto, elas têm uma largura de banda muito maior do que as fibras multimodo, o que é crucial para transmissão de dados em alta-velocidade. A largura de banda das fibras-de modo único está normalmente na faixa de dezenas de GHz·km ou superior.

A estrutura de uma fibra de modo único-de índice de etapa-é mostrada na Figura 2-13. A fibra-monomodo tem um diâmetro de núcleo pequeno para garantir a transmissão-monomodo, mas seu diâmetro de revestimento é mais de dez vezes maior que o diâmetro do núcleo para evitar perda óptica. As funções de cada parte da estrutura da fibra-monomodo são semelhantes às da fibra multimodo. A diferença é que o diâmetro do núcleo é expresso usando o diâmetro de campo do modo dependente do comprimento de onda *w*. Este tipo de fibra é amplamente utilizado na moderna engenharia de comunicação por fibra óptica.

A Figura 2-13 mostra a estrutura de uma fibra óptica monomodo de índice-de etapa.

Os parâmetros dimensionais das fibras ópticas-monomodo dos tipos B1.1 e B4 são mostrados na Tabela 2-1 e na Tabela 2-2.

Tabela 2-1 Parâmetros de tamanho da fibra monomodo B1.1

Tabela 2-2 parâmetros de tamanho da fibra monomodo B4

Padrões e aplicações de fibra-de modo único

A fibra-monomodo, com suas vantagens de baixa atenuação, ampla largura de banda, grande capacidade, baixo custo e facilidade de expansão, é um meio de transmissão de comunicação óptica ideal e tem sido amplamente utilizado em todo o mundo. Atualmente, com o desenvolvimento da sociedade da informação, os pesquisadores desenvolveram amplificadores de fibra, tecnologias de-multiplexação por divisão de tempo (TDM), multiplexação por divisão de comprimento de onda-(WDM) e multiplexação por divisão de frequência-(FDM), melhorando ainda mais a distância de transmissão, a capacidade de comunicação e a taxa de transmissão da fibra-de modo único.

Vale a pena observar que, embora os amplificadores de fibra aumentem as distâncias de transmissão e as tecnologias de multiplexação proporcionem transmissão de sinal de alta-velocidade e alta{1}}capacidade, eles também aumentam o impacto da dispersão e dos efeitos não lineares na qualidade de transmissão do sistema. Portanto, vários tipos de fibras ópticas foram pesquisados ​​e desenvolvidos especificamente: fibra deslocada de dispersão-, fibra deslocada de dispersão-não zero-, fibra deslocada de dispersão-achatada e fibra compensada de dispersão-, cada uma com suas vantagens exclusivas no tratamento de dispersão e efeitos não lineares.

As fibras ópticas-de modo único podem ser classificadas em cinco tipos com base no fato de exibirem comprimento de onda de dispersão-zero e mudança de comprimento de onda de corte. O Setor de Padronização de Telecomunicações da União Internacional de Telecomunicações (ITU-T) emitiu recomendações para quatro desses tipos em outubro de 2000: fibras G.652, G.653, G.654 e G.655. A correspondência entre as convenções de nomenclatura IEC (International Electrotechnical Commission) e ITU-T para fibras ópticas-monomodo é mostrada na Figura 2-14.

A Figura 2-14 mostra a correspondência entre as diversas fibras ópticas-monomodo nomeadas pela IEC e ITU-T.

G.652 – Fibra monomodo-deslocada sem dispersão-

O texto padrão subdivide ainda a fibra G.652 em G.652A, G.652B e G.652C com base em sua atenuação, dispersão, dispersão no modo de polarização, faixa de comprimento de onda operacional e aplicação em sistemas SDH em diferentes taxas de transmissão. Em essência, a fibra G.652 pode ser dividida em dois tipos: fibra monomodo-convencional (G.652A e G.652B) e fibra monomodo-de baixo-pico-de água-(G.652C).

(1) Fibra-monomodo convencional: A fibra-monomodo convencional começou a ser usada comercialmente em 1983. Suas características de desempenho são: dispersão zero em um comprimento de onda de 1310 nm; coeficiente de atenuação mínimo perto de um comprimento de onda de 1550 nm, aproximadamente 0,22 dB/km, mas coeficiente de dispersão máximo de 17 ps/(nm·km) perto de 1550 nm; o comprimento de onda de trabalho desta fibra pode ser selecionado nas regiões de comprimento de onda de 1310 nm e 1550 nm, com seu comprimento de onda de trabalho ideal na região de 1310 nm. Essa fibra costuma ser chamada de fibra monomodo-"convencional" ou "padrão" e é atualmente a fibra mais usada. Até o momento, sua implantação cumulativa em todo o mundo atingiu 7 x 10⁻⁶ km.

(2) Fibra monomodo-de baixo-pico-de água: para enfrentar os desafios enfrentados pelas redes de área metropolitana (MANs), como ambientes de serviços complexos e variáveis, um grande número de usuários com suporte direto e distâncias de transmissão curtas (normalmente apenas 50-80 km), a solução adotada é usar a tecnologia de multiplexação por divisão de comprimento de onda de alta-densidade (HDWDM) com dezenas a centenas de comprimentos de onda multiplexados. Isto envolve alocar serviços de diferentes taxas e características para diferentes comprimentos de onda e realizar roteamento e demultiplexação no caminho óptico. Portanto, é necessário desenvolver fibra de modo único-de baixo-pico-de água (ITU-T G.652C) com uma faixa de comprimento de onda operacional mais ampla para atender às necessidades de desenvolvimento MAN HDWDM.

Dispersão G.653-Fibra de modo único deslocado-

A fibra de modo único-com dispersão-deslocada (ITU-T G.653) foi comercializada em 1985. A fibra de modo único-com dispersão-deslocada consegue isso alterando os parâmetros estruturais da fibra e a distribuição do índice de refração para aumentar a dispersão do guia de ondas, mudando assim o ponto mínimo de dispersão-zero de 1310 nm para 1550 nm. Isso resulta no comprimento de onda de atenuação mais baixo em 1550 nm, sendo consistente com o comprimento de onda de dispersão zero e operando na faixa de comprimento de onda operacional de 1530 a 1565 nm de amplificadores de fibra com lastro. Esse tipo de fibra é ideal para sistemas de amplificação óptica de longa-distância,-canal único e alta-velocidade; por exemplo, um sistema de 20 Gbit/s pode ser implementado diretamente nesta fibra sem quaisquer medidas de compensação de dispersão.

A aplicação mais promissora para fibra de modo único-com dispersão{0}}deslocada é em sistemas de comunicação de fibra óptica submarina para transmissão de sinal de-canal único-de longa distância. Além disso, um certo número de fibras de modo único-com dispersão deslocada-também foram implantadas em redes terrestres de comunicação com fio de longa-distância.

G. 654-Corte de comprimento de onda deslocado de fibra de modo único-

A fibra-deslocada de modo único-de comprimento de onda de corte de 1550 nm (ITU-T G.654) é uma fibra deslocada sem-dispersão-com comprimento de onda de-dispersão zero em torno de 1310 nm. O comprimento de onda de corte é deslocado para uma faixa de comprimento de onda mais longa, resultando em atenuação mínima na região de comprimento de onda de 1550 nm. Sua faixa de comprimento de onda operacional ideal é de 1500–1600 nm.

O método para obter fibra de baixa{0}}atenuação envolve o uso de um núcleo de vidro de sílica pura e um revestimento embutido-dopado com flúor; o longo comprimento de onda de corte reduz a sensibilidade da fibra às perdas-induzidas por flexão.

Dado que este tipo de fibra é particularmente difícil de fabricar e muito caro, raramente é utilizado. É usado principalmente em sistemas de comunicação submarinos de fibra óptica sem repetidor com longas distâncias de transmissão onde dispositivos ativos não podem ser inseridos.

G.655-Fibra monomodo deslocada sem-dispersão zero-deslocada

A fibra de modo único-deslocada com dispersão não{0}}zero-deslocada (ITU-T G.655) é um novo tipo de fibra óptica projetada e fabricada em 1994 pela Lucent Technologies e Corning Incorporated especificamente para sistemas de transmissão de multiplexação por divisão de comprimento de onda da próxima-geração com amplificadores de fibra. Essa fibra é baseada em fibra de modo único-com deslocamento-de dispersão e, ao alterar a estrutura do perfil refrativo, a dispersão em um comprimento de onda de 1550 nm torna-se diferente de-zero; daí o nome fibra de modo único-com dispersão não zero-deslocada.

Fibra de dispersão-monomodo plana-

Em 1988, a fibra de dispersão-monomodo plana-foi comercializada. Esta fibra exibe baixa dispersão na faixa de comprimento de onda de 1310–1550 nm e possui dois comprimentos de onda de dispersão zero, ou seja, 1310 nm e 1550 nm. Essa fibra pode ser usada com lasers com comprimento de onda central mais amplo e lasers padrão operando em 1.310 nm e 1.550 nm para transmissão de alta-velocidade com LEDs. No entanto, a fibra de dispersão-monomodo plana-tem um perfil de índice de refração complexo, dificultando sua fabricação, e sua alta atenuação limita sua aplicação prática. O desempenho e as aplicações da fibra de dispersão-monomodo plana-são mostrados na Tabela 2-8.

Cenário de aplicação: Este tipo de fibra é particularmente adequado para ambientes com baixa dispersão de curvatura interna na faixa de comprimento de onda operacional de 1310–1550 nm.

Fibra monomodo-compensada por dispersão-

Com a aplicação de amplificadores de fibra óptica, a atenuação deixou de ser uma limitação significativa na distância dos sistemas de comunicação de fibra óptica. No entanto, a dispersão dificulta gravemente a atualização e a expansão dos comprimentos de onda operacionais de fibra-monomodo convencional de 1310 nm a 1550 nm. Para resolver esse problema prático, foi desenvolvida fibra monomodo-com compensação de dispersão.

A fibra monomodo-compensada por dispersão-é um tipo de fibra-monomodo com dispersão negativa significativa em um comprimento de onda de 1550 nm. Os resultados experimentais atuais mostram que o coeficiente de dispersão da fibra monomodo-compensada-de dispersão varia de 50 a -548 ps/(nm·km), e a atenuação é normalmente de 0,5 a 1,0 dB/km.

Quando o comprimento de onda operacional de um sistema de fibra-monomodo convencional é atualizado de 1310 nm para 1550 nm, sua dispersão total é positiva. Ao adicionar uma seção de fibra de dispersão negativa ao sistema, a dispersão positiva em 1550 nm em dezenas de quilômetros de fibra-monomodo convencional pode ser cancelada, atualizando assim o comprimento de onda operacional da fibra-monomodo convencional instalada de 1310 nm para 1550 nm, alcançando assim transmissão de alta-velocidade, longa-distância e alta{11}}capacidade. A atenuação introduzida pela adição de fibra de modo único-compensadora de dispersão-pode ser completamente compensada pelo amplificador de fibra.

Fibra multimodo

Como o nome sugere, a fibra multimodo é uma fibra óptica que permite a transmissão de vários modos dentro dela, ou em outras palavras, é permitida a existência de vários modos de transmissão separados na fibra multimodo.

Padrões e aplicações de fibra multimodo

Fibra multimodo-de modo graduado

A fibra G.651 é uma fibra multimodo de índice- graduado usada principalmente para transmissão de sinal analógico ou digital nas regiões de comprimento de onda de 850 nm e 1310 nm. O diâmetro do núcleo é de 50 µm e o diâmetro do revestimento é de 125 µm. Na região de comprimento de onda de 850 nm, o coeficiente de atenuação é inferior a 4dB/km e o coeficiente de dispersão é inferior a 120ps/(nm·km); na região de comprimento de onda de 1310 nm, o coeficiente de atenuação é inferior a 2dB/km e o coeficiente de dispersão é inferior a 6ps/(nm·km).

Fibra multimodo-modo gradiente

A estrutura da fibra multimodo de índice-graduado é mostrada na Figura 2-18. Este tipo de fibra inclui os tipos Ala, Alb, Alc e Ald. Eles podem ser fabricados em vidro multicomponente ou vidro de sílica dopado. Para reduzir a atenuação da fibra, os materiais usados ​​para fabricar fibras multimodo de índice-graduado têm uma pureza muito maior do que aqueles usados ​​na maioria das fibras multimodo de índice-escalado. É precisamente por causa da distribuição graduada do índice de refração e da menor atenuação que as fibras multimodo de índice graduado superam as fibras multimodo de índice escalonado.

Etapa-indexar fibra multimodo

A estrutura da fibra multimodo de índice-de etapa é mostrada na Figura 2-19. Esse tipo de fibra vem em três categorias (A2, A3 e A4) e nove variedades. Vidro multicomponente, vidro dopado ou plástico podem ser usados ​​para fabricar o núcleo e o revestimento. Devido ao seu grande tamanho de núcleo e grande abertura numérica, essas fibras multimodo podem ser acopladas de forma mais eficaz a fontes de luz incoerentes, como diodos emissores de luz (LEDs). As conexões de link podem ser feitas usando conectores moldados por injeção-de baixo custo, reduzindo assim o custo geral de construção da rede. Portanto, a fibra multimodo de índice-degrau, especialmente a fibra plástica A4, desempenha um papel importante na comunicação de curta distância.