[56646-310235]02_CMO_Fundamentos_Fibras_Opticas_I_2019_1

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01/04/2019
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Comunicações Ópticas 1
Sistemas de Comunicações Ópticas
FIBRAS ÓPTICAS
Fundamentos e Conceitos Básicos
Comunicações Ópticas
Sistema de Comunicação Óptica
Sistema de Comunicação Óptica
Ø Sistema de Comunicação Genérico
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Comunicações Ópticas
Sistema de Comunicação Óptica
Sistema de Comunicação Óptica
Comunicações Ópticas
Sistema de Comunicação Óptica
Sistema de Comunicação Óptica
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Comunicações Ópticas
Sistema de Comunicação Óptica
Ø Driver: é um circuito eletrônico responsável pelo controle da polarização
elétrica e da potência luminosa transmitida pelo dispositivo emissor.
Ø Transmissor: É formado por um dispositivo emissor de luz e um circuito
eletrônico. Realiza a conversão eletro-óptica dos sinais.
Ø Conector Óptico: Responsável pela conexão do emissor óptico a fibra
óptica, e da fibra óptica ao detetor óptico.
Ø Fibra óptica: É o meio onde a potência luminosa, injetada pelo emissor de
luz, é guiada e transmitida até o fotodetector.
Ø Receptor: Formado por um dispositivo fotodetector e um estágio de
interface com a saída. O dispositivo fotodetector tem a função de detecção
e conversão do sinal luminoso em sinal elétrico
Ø Interface de saída: é um circuito eletrônico que tem a função básica de
filtrar e amplificar o sinal convertido
Comunicações Ópticas
Sistema de Comunicação Óptica
Vantagens das Fibras
Ø Baixas Perdas (atenuação baixa)
Ø Alta capacidade de transmissão de informação
Ø Extremamente Compactas
Ø Baixo peso
Ø Imunidade a Interferências Eletromagnéticas
Ø Não gera interferências
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Comunicações Ópticas
Sistema de Comunicação Óptica
Vantagens das Fibras
Ø Imune a influência do Meio Ambiente
Ø Ausência de Diafonia
Ø Isolação Elétrica - Material Dielétrico
Ø Segurança de Informações Transmitidas (proteção contra grampos)
Ø Matéria Prima Abundante (Sílica - SiO2)
Comunicações Ópticas
Sistema de Comunicação Óptica
Desvantagens das Fibras
Ø Fragilidade das Fibras Ópticas sem Encapsulamento
Ø Conexões difíceis
Ø Derivações com grandes perdas
Ø Impossibilidade de Alimentação Remota dos Repetidores
Ø Falta de Padronização dos Componentes Ópticos
Ø Elevado custo de Implantação e Manutenção
Ø Infraestrutura de instalação relativamente cara (posteamento e
dutos)
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Comunicações Ópticas
A Fibra Óptica
Definição: São estruturas totalmente dielétricas com geometria cilíndrica, na
qual energia luminosa se propaga ao longo do cilindro central denominado
núcleo (core).
Ø As fibras ópticas atuam como condutores de radiação infravermelha;
Ø Uma ou mais fibras são revestidas individualmente em plásticos,
agrupadas e recobertas por uma capa, formando um cabo.
Comunicações Ópticas
Fibras Ópticas
Fundamentos e Conceitos Básicos
Propagação de Radiações Ópticas:
Ø Raio incidente, refratado e refletido
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Comunicações Ópticas
Fibras Ópticas
Fundamentos e Conceitos Básicos
Propagação de Radiações (Exemplo):
Ø Ao penetrar na água, o raio refratado aproxima-se da normal (nágua > nar);
Ø Quando o raio incidente é perpendicular à de separação, o mesmo não sofre
mudança de direção;
Comunicações Ópticas
Fibras Ópticas
Fundamentos e Conceitos Básicos
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Comunicações Ópticas
Fibras Ópticas
Fundamentos e Conceitos Básicos
Índice de Refração:
Ø A velocidade da luz no vácuo é constante e aproximadamente igual 300.000
Km/h. Porém em outros meios sólidos ou líquidos, a luz se propaga
com velocidade inferior.
Ø Desta forma, meios dielétricos mais densos correspondem a velocidades de
propagação da luz menores e vice-versa.
Comunicações Ópticas
Fibras Ópticas
Fundamentos e Conceitos Básicos
Índices de refração de alguns dielétricos:
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Comunicações Ópticas
Fibras Ópticas
Fundamentos e Conceitos Básicos
Leis da Refração:
1. O raio incidente (I), o raio refratado (R) e a normal (N), pertencem ao
mesmo plano.
2. Lei de SNELL: há uma razão constante entre o seno o ângulo de incidência
(i) e o seno o ângulo de refração (r),
Incidência de um raio entre 2 meios, sendo n1> n2 
Comunicações Ópticas
Fibras Ópticas
Fundamentos e Conceitos Básicos
Lei de SNELL:
Ø Ângulo Crítico:
Ø o raio ao passar de um meio de índice de refração n1 para um meio
de índice de refração n2 , sendo n1> n2 , o raio refratado se
afasta da normal.
Ø Aumentando o ângulo de incidência i, o ângulo de refração r se
aproxima de 900. O ângulo de incidência que produz um ângulo de
refração de 900, é chamado de ângulo crítico (ac).
Ø Para um ângulo de incidência maior que o ângulo crítico, o raio
volta totalmente para o meio 1, ocorrendo o fenômeno chamado
reflexão total. Os ângulos de incidência e de reflexão são iguais.
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Comunicações Ópticas
Fibras Ópticas
Fundamentos e Conceitos Básicos
Lei de SNELL:
Ø Ângulo Crítico:
Ø O ângulo crítico (αc), pode ser deduzido pela lei de Snell como:
Ø Para ocorrer reflexão total é necessário que duas condições sejam
satisfeitas:
1. o ângulo de incidência deve ser maior que o ângulo crítico (α>αc),e
2. o sentido de propagação da luz deve ser o meio de índice de refração n1
para o meio de índice de refração n2 , sendo n1>n2 obrigatoriamente.
Comunicações Ópticas
Fibras Ópticas
Fundamentos e Conceitos Básicos
Propagação da Luz e Reflexão Interna em Fibras Ópticas
Ø A reflexão total é o princípio básico a luz se propagar na fibra óptica.
Ø Para ocorrer a situação de reflexão total devem existir duas situações
obrigatoriamente:
O raio de luz deve ir do meio mais denso para o menos denso, e 
O ângulo de incidência deve ser maior que o ângulo crítico.
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Comunicações Ópticas
Fibras Ópticas
Fundamentos e Conceitos Básicos
Propagação da Luz e Reflexão Interna em Fibras Ópticas
Ø Duas camadas de vidro sobrepostas:
Reflexão Total
Comunicações Ópticas
Fibras Ópticas
Fundamentos e Conceitos Básicos
Propagação da Luz e Reflexão Interna em Fibras Ópticas
Ø Três camadas de vidro sobrepostas:
Ø A fibra óptica na prática tem a forma cilíndrica concêntrica com determinada
espessura e com índices de refração tais que permitam a reflexão interna total.
Guiamento na Luz
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Comunicações Ópticas
Fibras Ópticas
Fundamentos e Conceitos Básicos
Propagação da Luz e Reflexão Interna em Fibras Ópticas
Guiamento na Luz
Comunicações Ópticas
Fibras Ópticas
Fundamentos e Conceitos Básicos
Propagação da Luz e Reflexão Interna em Fibras Ópticas
Guiamento na Luz
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Comunicações Ópticas
Fibras Ópticas
Fundamentos e Conceitos Básicos
Propagação da Luz e Reflexão Interna em Fibras Ópticas
ONDAS ELETROMAGNÉTICAS TRANSVERSAIS
Comunicações Ópticas
Fibras Ópticas
Fundamentos e Conceitos Básicos
Propagação da Luz e Reflexão Interna em Fibras Ópticas
ONDAS ELETROMAGNÉTICAS TRANSVERSAIS
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Comunicações Ópticas
Fibras Ópticas
Fundamentos e Conceitos Básicos
Estrutura da Básica Fibra
Comunicações Ópticas
Fibras Ópticas
Fundamentos e Conceitos Básicos
Estrutura da Básica Fibra
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Comunicações Ópticas
Fibras Ópticas
Fundamentos e Conceitos Básicos
Comunicações Ópticas
Fibras Ópticas
Fundamentos e Conceitos Básicos
Espectro da Luz e Comprimento de Onda
Ø Comprimento de onda da luz : λ
Ø A luz pode ser caracterizada em termos do seu comprimento de onda.
Ø Análogo à caracterização de um sinal de rádio pela sua freqüência.
Ø Expressa-se em mícron (µm) ou nanometro (nm).
Ø O espectro da luz visível vai desde o ultra- violeta (UV) até o infra- vermelho
(IV).
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Comunicações Ópticas
Fibras Ópticas
Fundamentos eConceitos Básicos
Espectro da Luz e Comprimento de Onda
Comunicações Ópticas
Fibras Ópticas
Fundamentos e Conceitos Básicos
Espectro da Luz Visível
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Comunicações Ópticas
Fibras Ópticas
Fundamentos e Conceitos Básicos
Espectro da Luz e Comprimento de Onda
Comunicações Ópticas
Fibras Ópticas
Fundamentos e Conceitos Básicos
Espectro da Luz e Comprimento de Onda
Ø Sistemas de Comunicações ópticas operam em três zonas do IV:
Ø ~ 850, ~ 1310, ~1550 nm;
Ø estas zonas define-se por janelas Comprimento de onda da luz : λ
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Comunicações Ópticas
Fibras Ópticas
Fundamentos e Conceitos Básicos
Espectro da Luz usado nas Fibras Ópticas
Comunicações Ópticas
Fibras Ópticas
Fundamentos e Conceitos Básicos
Janelas de Transmissão Óptica
Ø O espectro de transmissão óptico é referenciado em termos de comprimento
de onda, diferenciando assim sistemas ópticos de sistemas eletromagnéticos
(microondas).
Ø A faixa do espectro utilizada corresponde a faixa entre os comprimentos de
onda de 0,6 e 1,6 µm.
Ø Durante a evolução das fibras ópticas algumas regiões dentro da faixa de
transmissão, entre 0,6 e 1,6 µm, apresentaram atenuação mínima.
Ø Estas regiões passaram a ser denominadas de janelas de transmissão sendo
mais conhecidas as janelas.
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Comunicações Ópticas
Fibras Ópticas
Fundamentos e Conceitos Básicos
Janelas de Transmissão Óptica
Comunicações Ópticas
Fibras Ópticas
Fundamentos e Conceitos Básicos
Janelas de Transmissão Óptica
Ø .
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Comunicações Ópticas
Fibras Ópticas
Fundamentos e Conceitos Básicos
Janelas de Transmissão Óptica (Histórico)
Ø .
Comunicações Ópticas
FIM!!
Muito Obrigado!