Equipamentos de medição e manutenção de fibras ópticas

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ENGENHARIA ELÉTRICA 
 
 
 
 
 
 
 
Instrumentos de testes e medidas para fibra 
óptica 
 
 
 
 
 
 
 
 
Adriano da Costa Silveira 140459 
Felipe Meyer Escher 163405 
Guilherme Katsumi Mishima 131876 
Jefferson Galindo de Melo 151597 
Vinicius Gonzaga Silva 121570 
 
 
 
Professor: Henri Castelli 
 
 
 
 
 
Data da apresentação: 10/04/18 
Data de entrega: 13/04/18 
 
Sorocaba/SP 
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Sumário 
1. Introdução ........................................................................................................................... 3 
2. Desenvolvimento ................................................................................................................. 4 
2.1 Caneta Identificadora de Falhas ....................................................................................... 4 
2.2 Power Meter e Power Source ........................................................................................... 5 
2.3 OTDR ............................................................................................................................... 5 
2.4 Máquina de Fusão ............................................................................................................ 6 
3. Conclusão ........................................................................................................................... 7 
4. Referências Bibliográficas ................................................................................................... 8 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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1. Introdução 
 
As primeiras teorias, conceitos e trabalhos relacionados aos fenômenos de 
transmissão da luz e sua dispersão começou em 1870, quando o físico inglês Jonh 
Tyndall provou para um determinado público de estudiosos que a luz não era algo 
“indobrável”, ou seja, retilínea e constante, como até então se imaginava na época. John 
quebrou um paradigma ao demonstrar o princípio de guiamento de luz, através de uma 
experiência muito simples: com uma lanterna dentro de um recipiente opaco furado e com 
água, ele provou que a luz podia, sim, fazer curvas. O experimento e suas teorias 
envolvidas na época de nada serviram, e só voltou a aparecer 100 anos depois. 
Foi quando o físico Narinder Singh Kapany começou a estudar, em seu doutorado 
em ótica, sobre as singularidades da reflexão total interna. Ele buscava um material que 
tivesse o menor índice de refração para, assim, conseguir algo que funcionasse como um 
espelho. Quanto maior a diferença entre os índices de refração, menor o ângulo limite, 
portanto, toda luz que entrasse seria refletida em todas direções possíveis. Mas ele 
precisava de alguma forma, manter a luz dentro desse material, para que ela só saísse na 
outra extremidade, independente do formato do tubo. Então a luz agiria da mesma forma 
sempre, com milhares de reflexões sucessivas. Pronto, estava formulada a teoria que 
resultaria no que conhecemos hoje de internet. 
Com as fibras de vidro, que já vinham sendo usadas como isolante térmico desde o 
século XVIII, e os outros materiais readaptados até chegar nas dimensões de um fio de 
cabelo e no estágio perfeito, Narander Kapany cunhou a expressão fibra óptica e 
patenteou a invenção. Mas ele só enxergava sua criação com utilidade para o campo da 
medicina. 
Foi então que o físico chinês Charles Kao, em 1966, teve a ideia de usar as fibras 
ópticas para a transmissão de dados, sendo que ele conseguiu provar que os recém-
inventados cabos de fibras ópticas, embora muito menores que os cabos convencionais, 
tinham uma capacidade enorme de transmitir dados, tanto de voz quanto de televisão, 
computador, internet, e que custaria muito menos, e o mais importante sem perdas 
significativas. 
Atualmente, um dos principais e mais utilizados meios de transmissão de dados em 
todo o mundo é por meio da fibra óptica, seja essa transmissão em menor escala, como 
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por exemplo, internet banda larga residencial, ou transmissão de dados entre continentes, 
via cabos submarinos, capazes de interligar todo o planeta, sendo sem dúvida, um dos 
principais viabilizadores da globalização e transformação na maneira em que o mundo se 
conecta e interage. Como em todo o sistema construído, é de vital importância ter se 
equipamentos para verificar a eficiência, funcionalidade e realizar manutenção de um 
sistema, e no caso das fibras ópticas não é diferente. Tem se diversos equipamentos para 
tais inspeções, partindo de equipamentos simples e de manutenção e verificação rápida 
em caixas de distribuição ou até mesmo em DIO’s, como por exemplo, a Caneta 
Identificadora de Falhas, passando por itens de média complexidade como o Power Meter 
e Power Source, os quais já são passíveis de certa interação com o equipamento e até 
mesmo configurando aspectos relevantes como o comprimento de ondas e como itens de 
alta complexidade, utilizados em sistemas longos e trechos onde seria extremamente 
inviável estar realizando tais verificações sem o OTDR, extremamente complexo, porém 
com vital importância para manutenção e verificação da eficiência do sistema. 
2. Desenvolvimento 
 
2.1 Caneta Identificadora de Falhas 
 
Instrumento mais simples utilizado para analisar a fibra óptica, porém é de 
grande importância para técnicos e responsáveis por testes e manutenção do 
sistema óptico. Consiste basicamente de uma fonte emissora de luz, no caso um 
laser, o qual não importa o comprimento de onda da luz sendo emitida, pois se trata 
de um equipamento de uso totalmente visual, ou seja, ao emitir a luz em um ponto 
da fibra, se houver alguma fissura quebradura ou rompimento na fibra, a luz há de 
ser emitida neste ponto, ficando nítido ao responsável pela inspeção o ponto em 
que há problema, pois a luz literalmente é propagada pelo ponto com problema. 
Caso não haja nenhum problema, a luz emitida deve sair no outro ponto da fibra, 
sem problemas ou grande diminuição na sua intensidade, pois se houver 
diminuição na intensidade da luz emitida, pode se concluir que se não há pontos de 
rompimento, a fibra deve estar com uma atenuação maior do que o esperado. 
Por se tratar de algo extremamente visual, é um item o qual todo técnico que 
trabalha com fibra óptica possui ou deve possuir, pois é de muita facilidade seu 
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uso, barato e portátil, porém limitado tecnicamente, sendo que se houver 
necessidade outros equipamentos pré-configuráveis devem ser utilizados para 
detecção de problemas. 
 
2.2 Power Meter e Power Source 
 
Para testar o desempenho de ponta a ponta de um sistema de fibra óptica, 
um instalador precisa de dois equipamentos portáteis, sendo o Power Source e 
Power Meter. O Power Source, que basicamente envia uma fonte de luz com 
(normalmente) duas formas de onda diferentes, com comprimentos de onda que 
podem ser de 850 nm e 1300 nm, podendo ser considerado, em sua forma mais 
básica uma lanterna, cujo envia um determinado comprimento de onda de luz pela 
fibra, algo similar com o que ocorre na Caneta Identificadora de Falhas. Na outra 
extremidade do cabo, o Power Meter recebe essa luz, ou nível de potência óptica, 
e determina a quantidade de perda de sinal, mostrando ao responsável pela 
medição qual a atenuação que influenciando sobre a fibra. 
Embora essa tarefa seja crucial para a instalação de fibra ótica, o Power 
Meter e o Power Source permaneceram por algum tempo relativamente simples em 
sua evolução sendo considerados extremamente simples e algumas vezes até 
mesmo como não confiáveis, porém em virtude do desenvolvimento de novas 
tecnologias e a expansão de sistemas ópticos, nos últimosanos, os fabricantes 
tornaram esses dispositivos mais fáceis de operar e mais eficientes por meio da 
adição de novos recursos e tecnologias, deixando os cada vez mais simples, 
precisos e de grande valia no mundo óptico. 
 
2.3 OTDR 
 
O OTDR, reflectômetro óptico no domínio do tempo, é uma ferramenta de rede que 
serve para analisar a transmissão da fibra óptica. As formas de utilização dessa 
ferramenta dependem do modelo do OTDR escolhido, porém, é comum encontrar alguns 
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modos de leitura, tais como: leitura automática, leitura média e teste em tempo real, 
sendo estes os mais importantes para realização de testes em campo. 
O funcionamento do OTDR se deve à utilização do princípio da dispersão de 
Rayleigh. Esse princípio trata da dispersão de luz quando ocorre mudança no índice de 
refração. Quando esta ocorre, a luz emitida pelo OTDR é refletida de volta para o 
equipamento e pelo momento em que a reflexão é recebida, o OTDR calcula o valor da 
atenuação do cabo óptico. 
As principais utilizações do OTDR são para validação e manutenção da rede 
óptica. No momento de implantação de um projeto óptico, pode-se utilizar o OTDR para 
fazer leitura da rede óptica. Nesta leitura serão demonstradas as perdas das emendas, 
sendo por fusão ou conexão dos cabos ópticos. Estas perdas devem respeitar o projeto 
óptico para que a rede assegure estabilidade e confiabilidade. Caso a implantação seja 
realizada por uma empresa terceirizada, o OTDR também pode ser utilizado para 
certificação do trabalho realizado, pois o mesmo pode gerar relatórios e salvar as 
medições para apresentação da qualidade do trabalho realizado. Por não se fazer 
necessário nenhum outro ativo de rede em conjunto, o OTDR também facilita a 
certificação de uma rede óptica, já que pode realizar os testes e gerar os relatórios com 
fibras apagadas. Em um dado momento de manutenção da rede óptica, o OTDR é capaz 
de realizar a medição exata do local onde há um cabo óptico com algum defeito ou até 
mesmo um rompimento, garantindo a precisão da manutenção da rede no ponto exato do 
acontecimento do problema. Isso se deve ao princípio de Rayleigh, cujo trata da 
dispersão da luz em pontos com índices de refração diferente. Além de ser utilizado para 
certificação de uma rede óptica, o OTDR possui outro ponto de grande importância, que 
está relacionado com o tempo de manutenção, ou seja, demanda um tempo menor de 
manutenção, pois tem uma grande precisão, permitindo ao responsável pela manutenção 
ir direto ao ponto problemático, reduzindo o custo operacional do provedor, pois como 
estará de acordo com o especificado, ela deverá gerar menos manutenção. 
 
2.4 Máquina de Fusão 
 
A fusão óptica é a união entre duas fibras ópticas, realizada por um equipamento 
chamado máquina de fusão óptica, ou apenas máquina de fusão. Esse dispositivo alinha 
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os cabos e dispara um arco voltaico, que faz com que a emenda seja realizada. Após 
esses procedimentos, são realizados alguns testes, a fim de verificar a atenuação da 
emenda e garantir que a fusão não se desfaça se certa tração for exercida. Por fim, é 
inserida uma capa protetora (também chamada de tubete) sobre a emenda. Acontece que 
existem dois tipos principais de alinhamentos e um intermediário, e é preciso saber quais 
as diferenças entre eles na hora de comprar sua máquina de fusão. 
A peça que alinha a fibra na máquina de fusão é chamada de V-Groove. Ela tem o 
formato em V e acomoda a fibra, permitindo uma fusão eficiente. O padrão dos 
alinhamentos na máquina de fusão geralmente é pelo V-Groove, que realiza a fusão pelo 
núcleo ou pela casca. O alinhamento pelo núcleo era bastante eficiente no início dos anos 
2000, quando muitas fibras não tinham o núcleo centralizado com a casca. Hoje, no 
entanto, com o aperfeiçoamento do processo de fabricação das fibras ópticas, 
praticamente todas possuem o núcleo centralizado com a casca, e assim não existe muita 
diferença entre os dois tipos de alinhamento (casca x núcleo). 
Algumas máquinas possuem algumas características que não são tão essenciais, 
porém facilitam o processo, que seriam itens como câmera para acompanhamento da 
fusão, tela LCD e outros itens que são complemento do processo e facilitam na interação 
durante a fusão da fibra. 
3. Conclusão 
 
Fundamental no processo de medição, inspeção e manutenção de fibra óptica, os 
equipamentos para tais funções foram amplamente melhorados e desenvolvidos de 
acordo com a necessidade e a grande expansão e utilização que ocorreu e ainda está 
ocorrendo com a implementação cada vez maior das redes de fibra óptica em nosso país. 
Os equipamentos voltados para as redes de fibra óptica variam de acordo com a 
necessidade da inspeção ou manutenção à ser realizado, podendo ser itens simples 
como a caneta identificadora, que é um item extremamente simples porém importante, 
pela sua agilidade e facilidade de uso e simples diagnóstico, porém por ser somente 
visual, este equipamento fica limitado com relação à distância e com relação à 
atenuações não fornece informações eficazes. Têm se também equipamentos similares, 
porém configuráveis, são o caso do conjunto Power Meter e Power Source, onde um 
complementa o outro, e realizam basicamente o mesmo princípio da caneta, mas é 
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voltado para identificar atenuações na rede, dando sua leitura por meio de um mostrador 
digital, uma espécie de multímetro no Power Meter. Por último e mais importante têm se o 
OTDR, equipamento robusto, totalmente digital e configurável de acordo com a 
necessidade da situação, gera até mesmo relatórios das medições realizadas, mostra 
graficamente os valores de atenuações, pontos de conexões e proporciona grandes 
medições, sendo utilizados para diagnósticos de problemas em grandes enlaces ópticos, 
não sendo utilizado em pequenos enlaces ou caixas de distribuição. 
Desta forma os equipamentos apresentados fazem total diferença no mundo da 
fibra óptica, porque se não houvesse eles, haveria transmissão por fibra, porém seria 
difícil imaginar como controlar e ajustar os sistemas ópticos sem os recursos 
proporcionados por este magnífico mundo dos equipamentos ópticos. 
4. Referências Bibliográficas 
 
 INFOREDE. Oficina da Net. História da fibra óptica. 2015. Disponível em: 
<http://inforrede.com.br/historia-da-fibra-optica/>