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FIBRA ÓTICA Conector de fibra ótica HISTÓRIA O termo “fibra óptica” só veio a surgir em 1951, depois de uma longa espera por melhores tecnologias, quando o holandês Heel e os ingleses Kapany e Hopkins criaram algumas fibras de vidro com revestimento para guiar luz e imagens, num equipamento chamado Fiberscope , utilizado na medicina. Embora na década de 60 já se previsse que a fibra era capaz de atingir baixas taxas de atenuação e embora as fibras ópticas tenham começado a substituir os cabos de metal nessa década, somente nos anos 70 elas puderam ser tratadas como opção para sistemas de telecomunicações.

FIBRA ÓTICA

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FIBRA ÓTICA

Conector de fibra ótica

HISTÓRIA

O termo “fibra óptica” só veio a surgir em 1951, depois de uma longa espera por melhores tecnologias, quando o holandês Heel e os ingleses Kapany e Hopkins criaram algumas fibras de vidro com revestimento para guiar luz e imagens, num equipamento chamado Fiberscope , utilizado na medicina.

Embora na década de 60 já se previsse que a fibra era capaz de atingir baixas taxas de atenuação e embora as fibras ópticas tenham começado a substituir os cabos de metal nessa década, somente nos anos 70 elas puderam ser tratadas como opção para sistemas de telecomunicações.

Ainda nos anos 70, foram aperfeiçoados (pois surgiram na década de 50) os dispositivos emissores, como o LED e o Laser, que possibilitaram o surgimento dos primeiros sistemas de transmissão por fibra óptica.

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Com o desenvolvimento das telecomunicações nos anos 80, a capacidade de transmissão dos cabos coaxiais chegou a seu limite, o que causou a sua substituição gradual pelo cabo de fibra óptica. Nessa década, foram instalados os primeiros cabos submarinos, lançando a transmissão de dados transoceânica

DEFINIÇÃO

Filamento extremamente fino e flexível, feito de vidro ultrapuro, plástico ou outro isolante elétrico (material com alta resistência ao fluxo de corrente elétrica). Possui uma estrutura simples, composta por capa protetora, interface e núcleo. A tecnologia tem conquistado o mundo, sendo muito utilizada nas telecomunicações e exames médicos, como endoscopias e cirurgias corretivas de problemas visuais, entre outras aplicações possíveis.

são fios que conduzem a potência luminosa injetada pelo emissor de luz, até o fotodetector. São estruturas transparentes, flexíveis, geralmente compostas por dois materiais dielétricos, tendo dimensões próximas a de um fio de cabelo humano.

COMPOSIÇÃO

Há uma região central na fibra óptica, por onde a luz passa, que é chamada de núcleo. O núcleo pode ser composto por um fio de vidro especial ou polímero que pode ter apenas 125 micrômetros de diâmetro nas fibras mais comuns e dimensões ainda menores em fibras mais sofisticadas.

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Ao redor do núcleo está a casca, que é um material com índice de refração menor. É a diferença entre os índices de refração da casca e do núcleo que possibilita a reflexão total e a conseqüente manutenção do feixe luminoso no interior da fibra.

Ao redor da casca, ainda há uma capa feita de material plástico, como forma de proteger o interior contra danos mecânicos e contra intempéries.

é composta basicamente de material dielétrico (sílica ou plástico), com uma longa estrutura cilíndrica transparente e flexível, podendo ser microscópicas (comparáveis a um fio de cabelo). A estrutura cilíndrica básica da fibra óptica é formada por uma região central chamada de núcleo, envolta por uma camada também de material dielétrico chamado casca.” O núcleo pode ser composto por um fio de vidro especial ou polímero que pode ter apenas 125 micrômetros de diâmetro nas fibras mais comuns e dimensões ainda menores em fibras mais sofisticadas.

Aplicações

Redes de telecomunicações; Conexões de redes locais LANs e WANs; Redes de comunicações em ferrovias e metrôs; Redes para controle de distribuição de energia elétrica; Redes de transmissão de dados; Redes de distribuição de sinais de radiodifusão e televisão; Redes de estúdios, cabos de câmeras de televisão; Redes industrias, em monitoração e controle de processos; Interligação de circuitos dentro de equipamentos; Aplicação de controle em geral como em fábricas e maquinários ; Em veículos motorizados, aeronaves, trens e navios.

TIPOS

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Tipos de Fibras Ópticas

Podemos encontrar três tipos de fibra óptica :  

Multimodo com índice degrau: este tipo de fibra foi o primeiro a surgir e é o tipo mais simples. Constitui-se de um único tipo de vidro para compor o núcleo, ou seja, com índice de refração constante.

Possui capacidade de transmissão limitada basicamente pela dispersão modal (interferência entre pulsos consecutivos, onde ocorre o espalhamento dos "modos" no decorrer do percurso) que reflete os diferentes tempos de propagação da onda luminosa.

São utilizadas em transmissão de dados à curta distância e em iluminações. O desempenho desta fibra não passa de 15 a 25 MHz.

Multimodo com índice gradual: este tipo de fibra é composto por vidros especiais com diferentes valores de índice de refração, os quais tem o objetivo de diminuir as diferenças de tempos de propagação da luz no núcleo, devido aos vários caminhos possíveis que a luz pode tomar no interior da fibra, diminuindo a dispersão do impulso e aumentando a largura de banda da fibra.

Possui taxas de transmissão igual a multimodo com índice degrau, entretanto são menos sensíveis à dispersão modal.

Este tipo de fibra representa uma boa relação custo benefício para aplicações em redes locais, ela possibilita backbones de até 2 km sem repetição, opera com emissores do tipo LED, o que diminui consideravelmente o custo dos equipamentos envolvidos.  

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Monomodo degrau : a luz percorre a fibra em um só "modo", evitando assim os vários caminhos de propagação da luz no núcleo, consequentemente diminuindo a dispersão do impulso luminoso.

A principal característica desta fibra é a pequena dimensão do núcleo.

Atualmente possuem grande importância em sistemas telefônicos.

Pode atingir taxas de transmissão na ordem de 1 GHz.

VANTAGENS E DESVANTAGENS

Dentre as vantagens da fibra óptica destacam-se:

•  banda passante teoricamente enorme;

Em cada uma das janelas ópticas, há aproximadamente 25 Thertz de capacidade potencial de banda. Isso dá uma banda total pelo menos 10000 vezes maior que sistemas de microondas da primeira metade da década de 90, que tinham uma banda passante de 700Mhz. Também no início da década de 90, fibras ópticas comerciais já chegavam a

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200 Ghz.km, o que contrasta significantemente com a banda passante vezes distância útil máxima de 400Mhz.km de um cabo coaxial.

•  atenuação muito baixa;

As fibras ópticas apresentam perdas de transmissão extremamente baixas, desde atenuações da ordem de 3 a 5 dB/km na janela de 850 nm até perdas inferiores a 0,2 dB/km na janela de 1550 nm. Dessa forma, é possível implementar sistemas com um espaçamento muito grande entre os repetidores, o que reduz brutalmente os custos do sistema.

munidade a interferências eletromagnéticas e ruídos;

Por serem feitas de materiais dielétricos, as fibras ópticas não sofrem com interferências eletromagnéticas. Esse fato pode tornar-se vantajoso, pois as fibras são imunes a pulsos eletromagnéticos, descargas elétricas atmosféricas e imunes a interferências causadas por outros aparelhos elétricos.

•  isolamento elétrico;

Quando uma fibra óptica se rompe, não há faíscas, riscos de curto-circuito e outras condições que podem constituir perigo, dependendo da aplicação a que se destinam.

•  compacidade;

As fibras ópticas possuem dimensões próximas às de um fio de cabelo humano. Para se ter uma idéia do que isso representa, um cabo metálico de cobre de 94 quilos pode ser substituído por 3,6 quilos de fibra óptica. É possível chegar-se a uma densidade de cabos da ordem de 10 6 fibras por cm 2 . Essa redução de tamanho permite aliviar o problema de espaço no subsolo de cidades e em instalações prediais.

•  segurança;

As fibras ópticas não irradiam quase nada da luz que propagam. A maior parte das tentativas de captação de mensagens do interior da fibra é detectável, pois tais tentativas exigem que seja desviada uma quantidade significativa da potência luminosa que corre no interior da fibra. Isso é uma característica que garante segurança à informação transportada.

Um outro fato, mais importante nas aplicações militares, é que as fibras ópticas não são detectáveis por sensores, como detectores de metais, o que dificulta sabotagens aos sistemas de comunicação que utilizam fibras ópticas.

•  baixo custo potencial;

As fibras são fabricadas a partir principalmente de quartzo e polímeros. O quartzo é um material abundante na Terra, ao contrário do cobre e dos demais metais utilizados nos outros cabos, o que o torna mais barato que o cobre. O que encarece os sistemas ópticos é o tratamento que esse quartzo precisa sofrer como forma de retirar impurezas das

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fibras e o custo dos emissores e receptores dos diferentes comprimentos de onda. Com o avanço da tecnologia, no entanto, esse custo tende a baixar.

 

•  possibilidade de ampliação da banda sem modificação da infraestrutura.

Com a utilização da multiplexação por comprimento de onda, é possível aumentar a quantidade de banda passante sem a realização de obras estruturais, bastando apenas colocar multiplexadores e demultiplexadores nas pontas das fibras.

desvantagens, podemos citar:

•  fragilidade das fibras ópticas ainda não encapsuladas;

As fibras ópticas “nuas” exigem um manuseio muito mais cuidadoso do que o realizado com cabos metálicos.

•  dificuldade para conexão;

O fato de as fibras ópticas serem pequenas e compactas gera problemas para o encaixe de conectores em suas pontas e eleva sensivelmente o custo, em especial para as fibras monomodo.

 

•  dificuldade para ramificações

As fibras ópticas são mais adequadas para conexões ponto-a-ponto, pois seus acopladores de tipo “T” sofrem com perdas muito elevadas.

 

•  impossibilidade de alimentação remota

Ao contrário que ocorre com cabos elétricos, nas fibras ópticas é impossível que ocorra a alimentação remota do repetidor através do próprio meio. O repetidor deve estar localizado num local tal que ele seja abastecido pela energia elétrica. Seria difícil abastecê-lo remotamente por conta da atenuação que a energia elétrica sofreria até chegar até ele.

Vantagens

1. Dimensões Reduzidas.2. Capacidade para transportar grandes quantidades de informação.3. Imunidade às interferências electromagnéticas.4. Matéria-prima muito abundante.5. Segurança no sinal.

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Desvantagens

1. Custo elevado.2. Fragilidade.3. Dificuldade de conexões das fibras óticas.4. Falta de padronização dos componentes ópticos.

Fontes: http://www.gta.ufrj.br/grad/08_1/wdm1/Vantagensedesvantagensdasfibras.html

http://www.oficinadanet.com.br/artigo/redes/o-que-e-fibra-otica-e-como-funciona

http://www.gta.ufrj.br/grad/08_1/wdm1/Histria.html

http://www.gta.ufrj.br/grad/08_1/wdm1/Fibraspticas-ConceitoseComposio.html

http://www.tecmundo.com.br/web/1976-o-que-e-fibra-otica-.htm#ixzz254S7rCz8

http://www.tecmundo.com.br/web/1976-o-que-e-fibra-otica-.htm

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http://www.brlive.com.br/blog/?tag=fibra-otica

http://www.nti.ufpb.br/~beti/pag-redes/cabos#Fibras%20%C3%93pticas