Dispersão em fibras ópticas

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Comunicações Ópticas – UNESP São João da Boa Vista
Dispersão em comunicações opticas
29 de novembro de 2018
Thiago Bragagnolle
Edson Egashira
Dispersão em comunicações opticas – A origem do impedimento
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Fibra
O efeito causado pela dispersão em comunicações opticas é a deformação do pulso durante sua transmissão. 
Isso faz da dispersão um limitador para a taxa de transmissão de dados, uma vez que a deformação “alarga” o pulso no tempo, causando a sobreposição e a interpretação correta dos dados:
A sobreposição tornou o pulso “O” em “1”
Dispersão em comunicações opticas – A origem do impedimento
Existem diferentes causas para a ocorrência da dispersão, que são: 
Dispersão Modal
Dispersão Cromática
Dispersão do modo
de polarização 
Dispersão em comunicações opticas – A origem do impedimento
Está relacionada com os diferentes modos (trajetos) propagantes dentro da mesma fibra, devido a diferentes ângulos de incidência na entrada do sinal
Dispersão Modal
Percorreu o caminho mais curto
Percorreu o caminho mais longo
Está diretamente relacionado com a abertura numérica da fibra, ou seja, este problema é maior para fibras multimodo, que tem um núcleo de maior área.
Dispersão em comunicações opticas – A origem do impedimento
Dispersão Cromática
A dispersão cromática ocorre devido as componentes espectrais do sinal viajarem em velocidades diferentes na fibra.
Segundo equação 2.3.4 do G. P. Agrawal, “Sistemas de comunicação por fibra óptica”, o alargamento temporal causado pela dispersão cromática é dado por:
Isso ocorre pois a velocidade de grupo depende da frequência de transmissão do sinal:
Maior a largura espectral do pulso mais velocidades diferentes existirão
O parâmetro de dispersão D pode ser descrito como a soma de dois parâmetros:
Sendo, 
 = Dispersão material
 = Dispersão de guia de onda
Dispersão em comunicações opticas – A origem do impedimento
A dispersão material está relacionada a variação do índice de refração da sílica com a variação da frequência do sinal.
A dispersão do Guia de Onda depende de parâmetros da fibra tais como o raio e o índice de refração (parâmetro V)

Dispersão Cromática
Dispersão em comunicações opticas – A origem do impedimento
Dispersão Cromática
Dispersão em comunicações opticas – A origem do impedimento
Dispersão do modo de polarização
Ocorre pela birrefringência da fibra, devido as imperfeições existentes na geometria cilíndrica da fibra, fazendo com que as componentes ortogonais do modo fundamental se propagem em velocidades diferentes
Dispersão em comunicações opticas – Compensação no domínio elétrico
Correção no domínio do tempo de um sinal degradado pela dispersão
Considerando um sinal OTDM - 
Sinal original
Sinal após dispersão
O ponto que deveria ser “zero”, após a dispersão passa a ser ≠ zero
Isso vai causar interferência nos demais pulsos
Dispersão em comunicações opticas – Compensação no domínio elétrico
Correção no domínio do tempo de um sinal degradado pela dispersão
A técnica utilizada para correção deste sinal no tempo, é a utilização de um filtro transversal:
Portanto, obtem-se o vetor do eixo x (intervalo de tempo entre as amplitudes que deveriam ser “zero” do Sinc): 
Dispersão em comunicações opticas – Compensação no domínio elétrico
Correção no domínio do tempo de um sinal degradado pela dispersão
Obtem-se também o vetor dos ganhos necessários para correção das amplitudes para torna-las “zero”: 
O resultado deste filtro é a multiplicação destes dois valores para a quantidade de pontos necessários. 
Em uma simulação pelo VPI com 7 enlaces de 80km, 61 correções tornaram o sistem melhor do que se fosse back to back
O valor do ganho necessário para correção é obtido através da transformada de Fourier inversa da função de transferência inversa da fibra 
Dispersão em comunicações opticas – Compensação no domínio elétrico
Correção no domínio do tempo de um sinal degradado pela dispersão
Transformada inversa de Fourier da função de transferência inversa da fibra
G(f)
FT da fibra
X(f)
1/G(f)
Y(f) Sinal com a dispersão
F -> T