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ate
l.b
rw
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ate
l.b
r
TP 306
Comunicações Ópticas
Prof. André Abbade
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l.b
rw
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.in
ate
l.b
r
Introdução
Introdução
ww
w.in
ate
l.b
rw
ww
.in
ate
l.b
r
Introdução
Introdução
ww
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ate
l.b
rw
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.in
ate
l.b
r
Desempenho de Sistemas de Telecomunicações
C = B x L
B: Largura de banda, que determina a taxa máxima de transmissão.
L: Fator de atenuação, que determina a distância máxima do enlace.
Introdução
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ate
l.b
rw
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.in
ate
l.b
r
Vantagens das Comunicações Ópticas
- Pequena atenuação;- Maior capacidade de transmissão;- Grande redução nas dimensões e no peso dos cabos;- Condutividade elétrica nula;- Imunidade às interferências eletromagnéticas;- Elevada qualidade de transmissão; - Sigilo na transmissão; - Imunidade a pulsos eletromagnéticos; - Facilidade de obtenção da matéria prima; - Grande produto “largura de faixa x extensão do enlace”.
Vantagens
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ate
l.b
rw
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ate
l.b
r
Desvantagens das Comunicações Ópticas
- Custo elevado para sistemas de pequenas larguras de faixa; - Dificuldades nas emendas e conectores;
- Absorção de hidrogênio;
- Sensibilidade à irradiação;
- Impossibilidade de conduzir corrente elétrica;
- A escolha da freqüência de transmissão;
- Não permitir mobilidade.
Desvantagens
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l.b
rw
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r
Fabricação de Fibras Ópticas
Fibras ópticas
Vídeo
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l.b
rw
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ate
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r
• Estrutura básica da fibra óptica
Núcleo
Casca
(a) (b)
(a)Vista longitudinal e (b) em corte transversal de uma fibra óptica, apresentando o núcleo e a casca, sem as suas camadas de proteção.
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r
Estrutura Básica da Fibra Óptica
Fibras ópticas
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r
Unidade Óptica Básica - UB
Fibras ópticas
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r
Cabos Ópticos
Corte transversal de um cabo com capacidade para 36 fibras
V- UB verde
A- UB amarela
B- UB branca
Cabos ópticos
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l.b
r
Cabos Ópticos1- Revestimento externo
2- Elemento de tração
3- Enfaixamento
4- Unidade básica (loose)
5- Elemento central
6- Fibra óptica
7- Composto de enchimento
8- Cordão de rasgamento
Formação de cabos ópticos - CFOA-SM-DD-G
Cabos ópticos
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ate
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r
Em Redes de Transmissão Elétrica
OPGW- Optical Fiber Ground Wire:
cabo para-raio que abriga em seu interior fibras Ópticas;
OPPW- Optical Phase Wire:
cabo de fase que abriga em seu interior fibras Ópticas;
Cabos Ópticos
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rw
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ate
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r
Emendas Ópticas
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r
Emenda de Fibra Óptica
Técnicas:
• Emendas por fusão
• Emendas mecânicas• Emenda por conectorização
Emendas ópticas
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ate
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r
- Fatores intrínsecos
-Variação do diâmetro do núcleo;-Diferença de perfil do índice de refração;-Elipticidade ou excentricidade do núcleo ou casca.
- Fatores extrínsecos-Precisão no alinhamento da fibra;- Qualidade das terminações da fibra;- Espaçamento entre as extremidades;- Contaminação ambiental.
- Fatores reflexivos
Atenuações em Emendas Ópticas
Emendas ópticas
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r
Clivagem da Fibra Óptica
Clivagem da fibra óptica
Emendas Ópticas
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r
Emendas por Fusão
Emendas ópticas
Esquemático do dispositivo de fusão de fibras
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r
Emendas por Fusão
Emendas ópticas
Vídeo
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r
Emendas Mecânicas
Emendas ópticas
Conector Fibrlock II (Aberto)
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r
Emendas por Conectorização
Emenda Óptica através de adaptador
Emendas ópticas
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rConectores ópticos
Conectores SMA, DIN e ST
- Muito comum em DIOs antigos
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rConectores ópticos
Conectores E2000, SC e PC
– mais utilizados atualmente
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r
Atenuação nas Fibras
1
5
10
100
0.5
0.1
0.05
0.5 1.0 1.2 1.4 1.60.4
Perd
a (
db
/Km
)
EspalhamentoRayleigh
Experimental
Absorçãoinfravermelho
Absorçãoultravioleta
Imperfeições do guia de onda
(m)
• A Luz Interage com o dielétrico da fibra e é atenuada1- Absorção2- Espalhamento Rayleigh3- Radiação4- Espalhamentos Raman e Brillouin (não linear)
Atenuação
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w.in
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rw
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.in
ate
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r
Índice de Refração - considerações
•A velocidade da luz(c) no vácuo é constante e igual a 300.000 km/s.
•Em outros meios, sólidos ou líquidos, a luz se propaga com velocidade inferior.
•A variação da velocidade da luz e de sua direção de propagação, ao passar de um meio para outro, é chamada de refração.
•O parâmetro óptico que caracteriza qualquer meio transparente é o índice de refração
Atenuação
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ate
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rw
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.in
ate
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r
Índice de Refração
C: Velocidade da luz no vácuo
v: Velocidade da luz no meio
Atenuação
v
cn
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ate
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rw
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.in
ate
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r
Confinamento da Luz na Fibra
Raio incidente
Fronteira
Raio refletido
n1 (núcleo) n2 (casca)<1
Raio refratado
Ângulos de incidência, reflexão e refração da luz na interface núcleo/casca
P
= ângulo de incidência e reflexão = ângulo de refraçãoP = Ponto de incidência
Atenuação
ww
w.in
ate
l.b
rw
ww
.in
ate
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r
É o ângulo a partir do qual a luz será totalmente refletida para o núcleo.
Ângulo crítico (c)
1
2senn
nc
Atenuação
ww
w.in
ate
l.b
rw
ww
.in
ate
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r
Abertura Numérica (NA)
Abertura Numérica, correlação entre o ângulo de aceitação (i) e o ângulo crítico (c)
Atenuação
Casca
Núcleo
c
iθ
i2
22
1 θsen nnNA
2n
2n
1n
1n
ww
w.in
ate
l.b
rw
ww
.in
ate
l.b
r
Macro Curvaturas
• Podem ocorrer durante a instalação. • Podem provocar interação entre os Modos
confinados no núcleo e os Modos evanescentes da capa, ocorrendo perda de parte da energia antes
confinada .
Atenuação
ww
w.in
ate
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rw
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.in
ate
l.b
r
micro curvatura
casca núcleo
Micro Curvaturas• Durante o processo de fabricação da fibra podem ocorrer
micro curvaturas na interface núcleo/capa, e isso pode causar a perda do raio supostamente já confinado.
Atenuação
ww
w.in
ate
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rw
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.in
ate
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r
Reflexão Interna
Atenuação
•Reflexão de Fresnell
•Retroespalhamento
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w.in
ate
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rw
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.in
ate
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r
Reflexão de Fresnel
Reflexão de fresnel em conectores clivados a 90º e em conectores APC
Atenuação
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w.in
ate
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rw
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.in
ate
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r
Retroespalhamento
Conceito de retroespalhamento da luz na fibra óptica
Atenuação
Luz incidente
Luz espalhada
Luz
retroespalhada
ww
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ate
l.b
rw
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.in
ate
l.b
r
Reflectômetros Ópticos no Domínio do Tempo (OTDR)
Um OTDR pode testar diversos aspectos de uma fibra óptica, como serão descritos neste trabalho. Inicialmente descreveremos o principio de funcionamento destes instrumentos.
OTDR
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ate
l.b
rw
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.in
ate
l.b
r
Princípio de Funcionamento do OTDR
Gerador de pulsos
Diodo laser
Acoplador direcional
óptico
APD
Amplificador
Decodificador de pulsos
Gerador de códigos de pulsos
Tela do OTDR
Sinal refletido (retroespalhamentos e reflexões de Fresnel)
Sinal transmitido
Fibra óptica em teste
Diagrama em blocos de um OTDR
OTDR
ww
w.in
ate
l.b
rw
ww
.in
ate
l.b
r
Cálculo da Distância
OTDR
g
g
n
tctvd
22
c = velocidade da luz no vácuo,vg = velocidade de grupo do sinal óptico na fibra,ng = índice de refração de grupo da fibra,t =intervalo de tempo entre o sinal transmitido e o recebido pelo OTDR.
ww
w.in
ate
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rw
ww
.in
ate
l.b
r
Curva Típica de um OTDR Conector emendas por fusão Fim da Fibra
OTDR
Trechos de fibra sem defeito aparente
Km
dB
OTDR
ww
w.in
ate
l.b
rw
ww
.in
ate
l.b
r
Eventos possíveis em OTDR Conector Fusão Curva Emenda Mecânica Fissura Fim da Fibra
OTDR
Trechos de fibra sem defeito aparente
Km
dB
OTDR
ww
w.in
ate
l.b
rw
ww
.in
ate
l.b
r
Informações que Podem ser Verificadas com um OTDR
•Atenuação em uma emenda (dB)•Atenuação por distância (dB/km)•Comprimento absoluto de uma fibra (km)•Defeitos na fibra•Atenuação de inserção num conector óptico (dB)•Perda de retorno num conector óptico (dB)•Atenuação total na fibra em teste (dB). * Não é válido para aceitação em campo!
OTDR
ww
w.in
ate
l.b
rw
ww
.in
ate
l.b
r
Medidas de Atenuação em Emendas
Para a aceitação de emendas o valor analisado é a média
aritmética entre as medidas de atenuação realizadas nos dois sentidos.
Entre duas estações A e B, o valor medido de A para B é a atenuação
neste sentido acrescida da diferença entre os coeficiente de
retroespalhamento entre as fibras emendadas, ou seja:
OTDR
:,,10,02
temoscomoBAAB
BAABBAAB
10,02
BAAB
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ate
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r
Emenda com Ganho
Gráfico do OTDR com um ganho em uma emenda.
dB
Emenda com ganho
Km
OTDR
ww
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ate
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rw
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.in
ate
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r
- Curva de referência
- Medida periódica
-verifica divergências com a referência
- =1625 nm
Sistema de Supervisão de Redes Ópticas
OTDR
ww
w.in
ate
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rw
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.in
ate
l.b
rOTDR
Conclusão:
-a atenuação é um parâmetro muito significativo também nas redes ópticas atuais.
-O OTDR continua sendo o melhor instrumento para gerenciar e garantir a confiabilidade dos parâmetros de atenuação destas redes.
-o parâmetro mais significativo na configuração de um OTDR é a largura do pulso que será utilizada no teste.
-quando existe um problema em um ponto específico do enlace, o operador do OTDR precisa se lembrar de desprezar o resto do enlace e escolher a largura de pulso adequada para o evento em questão.
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ate
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rw
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ate
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rTestes em
enlaces
Testes em Enlaces Ópticos Ponta a Ponta
Objetivo: Tomar conhecimentos dos procedimentos teórico e prático para se verificar a atenuação total de
um enlace óptico.
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l.b
rw
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r
Realização de Testes de Aceitação e ou Verificação de Enlaces de Fibras Ópticas
Comprimento de Onda ()
Atenuação Para 1.310 nm Para 1.550 nm
1- Atenuação na F.O. 0,45 dB/Km 0.25 dB/Km
2- Emenda por fusão 0,10 dB/em 0.10 dB/em
3- Emenda Mecânica 0.20 dB/em 0.20 dB/em
4- Conectores 0.50 dB/em 0.50 dB/em
Atenuações máximas admissíveis na fibra. Os valores acima servem de referência, mas devem corresponder aos
valores contratados com os fornecedores.
Testes em enlaces
ww
w.in
ate
l.b
rw
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.in
ate
l.b
r
Exemplo do Cálculo da Atenuação Máxima Admissível para um Enlace
Fig 1
Testes em enlaces
DIO – Distribuidor Intermediário Óptico.
BEO – Bastidos de Emenda Óptica.
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w.in
ate
l.b
rw
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.in
ate
l.b
r
Exemplo da Realização de um Teste
Para se realizar um teste são necessário seis passos
Testes em enlaces
•Ligar a fonte de Luz 10 minutos antes do seu uso.•Calcular a atenuação máxima admissível.•Limpar os conectores.•Medir sinal de referência.•Soltar apenas os conectores ligados ao adaptador e tampá-los.•Efetuar a medida no enlace e comparar com o valor calculado.
ww
w.in
ate
l.b
rw
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.in
ate
l.b
r
Medir o sinal de referência.
Testes em enlaces
Exemplo da Realização de um Teste
ww
w.in
ate
l.b
rw
ww
.in
ate
l.b
r
Efetuar a medida no enlace em questão e comparar o valor medido com o calculado, e tirar as devidas conclusões.
Testes em enlaces
Exemplo da Realização de um Teste
ww
w.in
ate
l.b
rw
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.in
ate
l.b
r
Medidas Efetuadas para = 1310 nm
Fibra Valor Medido (-) Sinal de Referência
1 -15,48 dBm 5,28 dB (0K)
2 -15,27 dBm 5,07 dB (0K)
3 -15,69 dBm 5,49 dB (0K)
4 -15.46 dBm 5,26 dB (0K)
5 -15,55 dBm 5,35 dB (0K)
6 -15,81 dBm 5,61 dB (0K)
Sinal de referência = - 10,2 dBm
Valor calculado 6,2 dB
Testes em enlaces
ww
w.in
ate
l.b
rw
ww
.in
ate
l.b
r
Medidas Efetuadas para = 1550 nm
Sinal de referência = - 10,0 dBm
Valor calculado 4,2 dB
Testes em enlaces
Fibra Valor Medido (-) Sinal de Referência
1 -13,98 dBm 3,98 dB (0K)
2 -14,12 dBm 4,12 dB (0K)
3 -13,87 dBm 3,87 dB (0K)
4 -14,05 dBm 4,05 dB (0K)
5 -14,20 dBm 4,20 dB (0K)
6 -14,16 dBm 4,16 dB (0K)
ww
w.in
ate
l.b
rw
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.in
ate
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r
Cálculo de Enlace Óptico
PTx - SRx > ΣAt + MS
onde:
Σat = AtCON + AtEM + AtFO
Cálculo de Enlace óptico
ww
w.in
ate
l.b
rw
ww
.in
ate
l.b
r
Exemplo: Calcular o comprimento máximo de um enlace óptico, na utilização de um ELO com as seguintes características:
• λ=1550 nm
• Potência de saída = -2dBm
• Sensibilidade do detector = -38 dBm
• Margem de confiabilidade = 6 dB
• Tamanho das bobinas de fibras ópticas = 4 Km
Cálculo de Enlace óptico
Cálculo de Enlace Óptico
ww
w.in
ate
l.b
rw
ww
.in
ate
l.b
r
PTx - SRx > ΣAt + MS
-2 -(-38) > (1,0 + 0,2 + 0,1.L/4 + 0,25.L) + 6
36 > 0,275.L + 7,2
(36 - 7,2)/0,275 >L
L < 104,72 Km
Cálculo de Enlace Óptico
Cálculo de Enlace óptico
ww
w.in
ate
l.b
rw
ww
.in
ate
l.b
r Dispersão
Dispersão
ww
w.in
ate
l.b
rw
ww
.in
ate
l.b
r
Seqüência temporal de bits transmitidos e recebidos com efeito da dispersão, podendo ocorrer interferência entre símbolos
Dispersão
Bits Transmitidos 1 11 0
Bits Recebidos
ww
w.in
ate
l.b
rw
ww
.in
ate
l.b
r
Causas e Conseqüências da Dispersão nas Fibras
• A energia da Luz na fibra está distribuída :– Entre as Componentes Espectrais (as “cores”);
– Entre os Modos propagantes ( no caso das fibras multimodo)
• Ao viajar na fibra ele sofrerá dispersão pois : – Cada “cor” viaja c/ velocidade v = c/ n (): Dispersão Cromática
– Cada modo viaja com trajetórias distintas: DispersãoModal
• A conseqüência da Dispersão poderá ser um “overlap” (sobreposição) de pulsos adjacentes
Dispersão
ww
w.in
ate
l.b
rw
ww
.in
ate
l.b
rDispersão
1,270.5 1 1.5 2 2.51.42
1.43
1.44
1.45
1.46
1.47
1.48
1.49
1.5
1.51
Comprimento de onda em micrometros
Índice de refração e índice de grupo Ng
N
Comparação entre os comportamentos do índice de refração do material e o índice de refração de grupo para a sílica pura.
ww
w.in
ate
l.b
rw
ww
.in
ate
l.b
r
Minimização da Dispersão Cromática
• A “janela” com menor atenuação 1550nm• Fibras Standard mínima dispersão1300nm
Dispersão
Dis
per
são
- (p
s/k
m.n
m)
Dispersão do
materialDispersão cromática
total
Dispersão do guia
20
10
0
-10
-20
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0
λ (μm)
ww
w.in
ate
l.b
rw
ww
.in
ate
l.b
r
Minimização da Dispersão Cromática
• Fibras de Dispersão mínima deslocada para 1550nm
Dispersão
λ (μm)
20
10
0
-20
-10
SMFFibra monomodo padrão
DS
Fibra de dispersão deslocada
1.3 1.4 1.5 1.6
ww
w.in
ate
l.b
rw
ww
.in
ate
l.b
r
• Na seqüência fibras NZD- que minimizam os degradantes efeitos não lineares
Dispersão
A dispersão do guia de onda causa uma ligeira compensação na dispersão do material, movendo o comprimento de onda da dispersão zero para 1310 nm.
A mudança do ponto de dispersão nula nas fibras é causada pela grande dispersão no guia de onda, que move a dispersão zero para o comprimento de onda 1620 nm, em λ diferente das fibras dopadas para amplificação.
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7
comprimento de onda (μm)
Dis
per
são
0
Dispersão do Material
Dispersão
Cromática
Dispersão do Guia de onda0 em 1.31 μm
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7
comprimento de onda (μm)
0
Dis
per
são
0 em 1.62 μm
Dispersão do Material
Dispersão
Cromática
Dispersão doGuia de Onda
ww
w.in
ate
l.b
rw
ww
.in
ate
l.b
r
Compensação da Dispersão: ”Fibras de Dispersão Oposta”
Implementada para fazer o “upgrading” das redes ópticas que operam com fibras ”standard”;
• 1- Dispersão Total:
devem ter sinais opostos
e
tte D
LDL
te DeD
eettTotal LDLDD = 0 (desejada)
Dispersão
ww
w.in
ate
l.b
rw
ww
.in
ate
l.b
rTecnologia dos Componentes
2
1
2 1
Fibra ST
Pulso
de
entrada
EDFA
Pulso
de
saída
Módulo de compensação de dispersão
Grades de
bragg
ww
w.in
ate
l.b
rw
ww
.in
ate
l.b
r
• PMD- Polarization Mode Dispersion
• Introdução
PMD
ww
w.in
ate
l.b
rw
ww
.in
ate
l.b
r
Feixe de luz não-polarizada separado em dois outros por um cristal birrefringente
PMD
Modo
incidente
Modo
ordinário
Modo
extraordinário
ww
w.in
ate
l.b
rw
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.in
ate
l.b
r
• PMD- Polarization Mode Dispersion
PMD
Δτ: Atraso devido a Birefringência
dentro da fibra monomodo.
Eixo de Polarização Lenta ny
Eixo de Polarização Rápida
nx > ny
Separação dos Modos de Polarização dentro de uma Fibra Óptica Birefringente.
ww
w.in
ate
l.b
rw
ww
.in
ate
l.b
r
Conseqüências da Birefringencia
• Atraso de tempo, entre as componentes x e y, ao se propagarem em uma distância L:
• é o Retardo de PMD medido em
PMDpol DL
PMDD kmps /
PMD
ww
w.in
ate
l.b
rw
ww
.in
ate
l.b
r
Distância Limite devido a PMD G.652 ITU-T para 10 Gbps, dispersão máxima 10ps
kmD
LPMD
4005.0
102
max
kmpsDPMD /5.0
2
PMD
ww
w.in
ate
l.b
rw
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.in
ate
l.b
rPMD
limites impostos pela PMD para o STM-64 e para o STM-256
ww
w.in
ate
l.b
rw
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.in
ate
l.b
rPMD
limites impostos pela PMD para o STM-4 e para o STM-16
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w.in
ate
l.b
rw
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.in
ate
l.b
r
Conclusões:
• STM4, PMD de 4 ps/km, 1600km não é fator limitante
• STM16, PMD de 4 ps/km, 100km pode ser fator limitante
• STM64, PMD de 2 ps/km, 25km é fator limitante
PMD
ww
w.in
ate
l.b
rw
ww
.in
ate
l.b
r Características do laser
Fontes de Luz:
- LED
- Diodo Emissor de Luz.
- LASER
- Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation
- “amplificação da luz por emissão estimulada de irradiação”
ww
w.in
ate
l.b
rw
ww
.in
ate
l.b
r Características do laser
Comparação qualitativa entre as bandas proibidas dos materiais isolantes, semicondutores e condutores.
Isolantes semicondutores condutores
Ene
rgia
EgEg
BCBC
BC
BVBV
BV
BP BP
ww
w.in
ate
l.b
rw
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.in
ate
l.b
r
E2
E1
E2
E1
E2
E1
hf21
hf12 em fase
hf21
hf12
Absorção Emissão Espontânea Emissão Estimulada
elétron
nível energético
Características do laser
Mecanismos de interação de fótons e elétrons em cristais semicondutores.
ww
w.in
ate
l.b
rw
ww
.in
ate
l.b
rCaracterísticas do laser
Saíd
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Led
Ópt
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Corrente do diodoCorrente do diodo
Saíd
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Las
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Ópt
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LED LASER
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rCaracterísticas do laser
Largura Espectral
Pmax
0,5 Pmax
Δλ
λ dominante
λ
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rCaracterísticas do laser
LED
(30-50 nm largura)
Standard laser
(1-3 nm largura)
A potência do laser é muito superior que do led dentro dessa pequena gama de valores de comprimentos de onda.
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Comparação Laser Fabri Perot x Laser DFB
Características do laser
λ(μm) λ(μm)
Potê
ncia
(dB
m)
Fabri Perot DFB
Potê
ncia
(dB
m)
-40
0
-40
0
1.49 1.54 1.59 1.50 1.55 1.60
-80-80
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Tipos de Fotodetectores
- Fotodiodo PIN- Positive- Intrinsec- Negative- Fotodiodo Avalanche- APD- Avalanche Photo Diode
Principais Parâmetros de Projeto
- Sensibilidade;
- velocidade de resposta;
- ruído;
- perda de potência no acoplamento com a fibra;
- tensão de alimentação ;
- sensibilidade à variações da temperatura;
- custo;
- vida útil
Fotodetectores
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Amplificador a Fibra Dopada com Érbio• - ganho: faixa de 1530 mn < < 1565 nm (banda C); • - alto ganho, para pequenos sinais; • - insensível à polarização ; • - figura de ruído: 4-6 dB; operação bidirecional
Laser de bombeio
(980nm ou 1.48μm)
Sinal
(1.5μm)WDM
Saída amplificadaFDE
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Bom
ba d
e 0.
98μ
m
λo
λoλoλo
λoλo
λ5
λ4λ1
λ3λ2
Rápido D
ecaimento
Estado Excitado
Estado Estável
Estado Terra
bombeamento
Bom
ba d
e 1.
48μ
m
Emissão Espontânea de Ruído (1.53 < λ < 1.56) Ganho
Fóton Entrando
Fótons do Ganho de Saída mais o Fóton original.
Amplificador a Fibra Dopada com Érbio
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Aplicações nos Sistemas
Amplificadores
Amplificadores de Linha
Amplificador de Potência
Pré Amplificador
Amplificador de LAN
Barra óptica
Amplificador de LAN
Tx
nòs
Rx
Txfibra
Pré - amplificação
Tx Rx
fibra
booster
fibrafibraTx
A
AA
A
A
Rx
Rx
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Problemas Sistêmicos com o uso de Amplificadores
• Ruído de Emissão Espontânea- ASE– numa cascata de amplificadores ópticos o ruído é amplificado
sucessivamente;
• Solução: Compromisso ganho X espaçamento
• Efeitos não lineares e dispersão se acumulam
Amplificadores
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a- Considerando os dados abaixo, calcule a dispersão cromática do enlace e verifique se será necessário compensar a dispersão. Se sim, definir quantos quilômetros de fibra de compensação deverão ser utilizados?
b- Calcule a DPMD máxima permitida para o sistema.
c- Calcular quantos amplificadores de linha serão necessários para atender as necessidades do projeto e definir a melhor localização para estes amplificadores. Informe o ganho de cada amplificador do projeto.
Características do projeto: - STM-64 (10 Gb/s)- Largura espectral dos laseres = 0,01nm.- Potência de saída dos laseres = +3 dBm.- Sensibilidade dos fotodetectores = -28 dBm.- Margem de confiabilidade = 5 dB.- Fibra SM com dispersão cromática de 17 ps/nm.km.- Atenuação na fibra óptica 0,20 dB/Km.- Atenuação nas emendas 0.1 dB/em.- Atenuação nos conectores 0.3 dB/con.- Tamanho das bobinas de fibras ópticas = 4 Km.- Comprimento do enlace = 600 km.- Amplificadores com ganho de até 35 dBs (amplificadores de potência, amplificadores de linha e pré-
amplificadores). Para amplificadores em cascata, reduzir em 1 dB o ganho máximo de cada amplificador projetado.
- Fibra de compensação de dispersão com atenuação de 0,25 dB/km e dispersão de -85 ps/nm.km.- Limites recomendados de potência óptica: superior = + 18 dBm e inferior = - 40 dBm.
Exercício
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a- Considerando os dados abaixo, calcule a dispersão cromática do enlace e verifique se será necessário compensar a dispersão. Se sim, definir quantos quilômetros de fibra de compensação deverão ser utilizados?
b- Calcule a DPMD máxima permitida para o sistema.c- Calcular quantos amplificadores de linha serão necessários para atender as
necessidades do projeto e definir a melhor localização para estes amplificadores. Informe o ganho de cada amplificador do projeto.
Características do projeto:- STM-64 (10 Gb/s)- Largura espectral dos laseres = 0,01nm.- Potência de saída dos laseres = 0 dBm.- Sensibilidade dos fotodetectores = -27 dBm.- Margem de confiabilidade = 6 dB.- Fibra SM com dispersão cromática de 17 ps/nm.km.- Atenuação na fibra óptica 0,21 dB/Km.- Atenuação nas emendas 0.1 dB/em.- Atenuação nos conectores 0.2 dB/con.- Tamanho das bobinas de fibras ópticas = 4 Km.
- Comprimento do enlace = 400 km. (4XY, quatrocentos e poucos quilometros, sendo XY os dois últimos números de sua matrícula de aluno no Inatel, ou seja, sua matrícula é 01AXY)
- Amplificadores com ganho de até 35 dBs (amplificadores de potência, amplificadores de linha e pré-amplificadores). Para amplificadores em cascata, reduzir em 1 dB o ganho máximo de cada amplificador projetado.
- Fibra de compensação de dispersão com atenuação de 0,25 dB/km e dispersão de -85 ps/nm.km.- Limites recomendados de potência óptica: superior = + 18 dBm e inferior = - 40 dBm.
Exercício Final
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• [1] PAIVA, R. B. Estudo dos efeitos não lineares de automodulação de fase e modulação de fase cruzada em fibras ópticas. Santa Rita do Sapucaí, 2003. 128f. Dissertação (Mestrado em Telecomunicações) – Instituto Nacional de Telecomunicações.
• [2] AGRAWAL, G. P. Nonlinear fiber optics. 3. ed. San Diego: Academic Press, 2001.• [3] ITU-T. G.652: Characteristics of a single-mode optical fibre and cable. Geneva, 2003.• [4] YARIV, A.; YEH, P. Photonics: Optical electronics in modern communications. 6th. Ed. New York: Oxford University Press, 2007.• [5] RAMASWAMI, R.; SIVARAJAN, K. N. Optical Networks. San Francisco: Academic Press, 1998.• [6] SENIOR, J. M. Optical fiber communications. 2. ed. New York: Prentice-Hall, 1992.• [7] RIBEIRO, J. A. J. Comunicações Ópticas. São Paulo: Editora Érica, 2003. • [8] KOCH, L. T.; KOREN, U. Semiconductor lasers for coherent optical fiber communications. IEEE J. Lightwave Tech. v. 8, n. 3, p. 274-293, Mar., 1990. • [9] GREEN JUNIOR, P. E. Fiber optic networks. Englewood Cliffs: Prentice-Hall, 1993.• [10] DAVIES, C. C. Lasers and electro-optics: fundamentals and engineering. Cambridge: Cambridge University Press, 1996.• [11] BUCK, J. A. Fundamentals of optical fibers. New York: John Wiley, 1995.• [12] KEISER, G. Optical Fibers Communications. 3. ed. New York: McGraw-Hill, 2000.• [13] ABBADE, A. L. R. Aplicação do OTDR na análise de problemas de atenuação em fibras ópticas: estudo de casos. Santa Rita do Sapucaí, 2002. 60f.
Monografia (Especialização em engenharia de redes e sistemas de telecomunicações) – Instituto Nacional de Telecomunicações. • [14] ABBADE, A. L. R.; CAPUTO, M. R. C. Aplicação do OTDR na análise de problemas de atenuação em fibras ópticas: estudo de casos. Revista
Telecomunicações. Santa Rita do Sapucaí, v.5 , n. 2 , p. 25-33, dez. 2002. • [15] ABBADE, A. L. R.; CAPUTO, M. R. C. Aplicação do OTDR na análise de problemas de atenuação em fibras ópticas: estudo de casos. In: SEMANA
INTERNACIONAL DAS TELECOMUNICAÇÕES, 2002, Santa Rita do Sapucaí, Anais, 2002. Santa Rita do Sapucaí: Instituto Nacional de Telecomunicações, 2002. p. 243-251.
• [16] RAMO, S.; WHINNERY, J. R.; VAN DUZER, T. Fields and waves in communication eletronics. 3. ed. New York: John Wiley, 1994.• [17] CAPUTO, M. R. C. Sistemas de Comunicações Ópticas. Santa Rita do Sapucaí: Instituto Nacional de Telecomunicações, 2001.• [18] GLOGE, D. Weakly guiding fibers. Appl. Opt., v. 10, n. 10, p. 2252-2258, Oct., 1971.• [19] VALENTE, L. C. G. et al. Técnicas de leitura para sensores a fibra óptica baseados em redes de Bragg. In: CONFERÊNCIA SOBRE TECNOLOGIA DE
EQUIPAMENTOS, 6, 2002, Salvador. Anais. Salvador: 2002.• [20] COLLIN, R. E. Foundations for microwave engineering. 2. ed. New York: McGraw-Hill, 1994. • [21] ALONSO, M.; FINN, E.J. Física, um curso universitário, v. 2. São Paulo, Ed. Edgard Blücher, 1972• [22] ZHOU, J; O´MAHONY, M. J. Optical transmission system penalties due to fiber polarization mode dispersion, IEEE Photonic Technol. Lett., v. 6, n. 10,
p.1265-1267, oct.1994.• [23] BARCELOS, S. et al. Polarization Mode Dispersion (PMD) field measurements – an audit of brasilian newly installed fiber networks, Campinas, Fiberwork,
2002.• [24] ABBADE, A. L. R. et al. Efeito da dispersão por modo de polarização em sistemas com altas taxas de transmissão em fibras ópticas monomodo. In:
INTERNACIONAL CONFERENCE ON ENGINEERING AND COMPUTER EDUCATION, 2007, Monguagua. Anais. Monguagua: 2007.• [25] ABBADE, A. L. R. et al. Analysis of the effect of polarization mode dispersion in the high transmission rates in optical fiber. In: WORLD CONGRESS ON
ENGINEERING AND TECHNOLOGY EDUCATION, 2004, SANTOS. ANAIS. SANTOS: 2004. • [26] PERSONIC, S. D. Receiver design for digital fiber optic communication system. Bell Syst. Technical J., v. 52, n. 6, p. 843-886, Jul.-Aug., 1973.• [27] ITU-T. G.691: Optical interfaces for single-channel STM-64, STM-256 and other SDH systems with optical interfaces. Geneva, 2003.• [28] CAPUTO, M. R. C. Influência da derivada da dispersão cromática e do chirp devido ao processo de modulação na compensação da dispersão cromática em
sistemas DWDM. Tese (Doutorado em Física). Departamento de Física, Universidade Federal de Minas Gerais.
Referências Bibliográficas