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Conheça um pouco sobre a Fibra Óptica -
( Material de treinamento da Fujihara Telecomunicações
)
A História da Comunicação
Ópticas
Há cinco milhões de anos homens primitivos iniciaram
as comunicações ópticas com sinais e gestos
visuais.
Século VI a.C. - Ésquilos informou a Argos da queda
de Tróia por meio de uma cadeia de sinais de fogo.
Século II a.C. - Polybius propôs um sistema de transmissão
do alfabeto grego por meio de sinais de fogo (dois dígitos
e cinco níveis (52=25 códigos)).
200 - Heron da Alexandria estudou a reflexão. Os primeiros
vidros (babilônios, egípcios e fenícios) não
eram transparentes. Eram feitos simplesmente derretendo a areia
do mar. Os vidros transparentes apareceram na idade média.
(100 a.C.) Vidros de qualidade óptica somente apareceram
após o surgimento dos famosos cristais venezianos, na Renascença.
Os princípios da fibra óptica são conhecidos
desde a antiguidade e foram utilizados em prismas e fontes iluminadas.
1621 - Willebrod Snell descobriu que quando a luz atravessa dois
meios, sua direção muda (refração).
1678 - Christian Huygens modela a luz como onda.
1792 - Claude Chappe inventou um sistema de transmissão mecânica
para longas distâncias (B<1 bps).
1800 - Sir William Herchel descobriu a parte infravermelha do espectro.
1801 - Ritler descobre a parte ultravioleta do espectro.
1830 - Telégrafo com código Morse (digital) e repetidores
chegava a 1000km (B=10 bps).
1866 - Primeira transmissão transatlântica de telégrafo.
1870 - John Tyndall mostrou à Royal Society que a luz se
curva para acompanhar um esguicho d'água.
1876 - Invenção do telefone analógico por Graham
Bell que existe até hoje (o telefone).
1880 - Photophone de Graham Bell.
Século XX: O mundo se enreda de redes telefônicas analógicas.
1926 - John Logie Bird patenteia uma TV a cores primitiva que utilizava
bastões de vidro para transportar luz.
1930-40 - Alguns guias de luz foram desenvolvidos de Perplex para
iluminar cirurgias.
1940 - 1o cabo coaxial transporta até 300 ligações
telefônicas ou um canal de TV com uma portadora de 3MHz.
1948 - Os cabos coaxiais apresentam perdas grandes para f>10MHz.
Assim surgiu a 1a transmissão por microonda com portadora
de 4GHz.
1950 - Pesquisadores começam a sugerir o uso de uma casca
em volta da fibra para guiar a luz. Os primeiros "fiberscopes"
foram desenvolvidos, mas o custo ainda é proibitivo.
1964 - Kao especulou que, se a perda da fibra for somente 20dB/km,
seria possível, pelo menos teoricamente, transmitir sinais
à longa distância com repetidores. 20dB/km: sobra apenas
1% da luz após 1km de viagem.
1968 - As fibras da época tinham uma perda de 1000dB/km.
The Post Office patrocina projetos para obter vidros de menor perda.
1970 - Corning Glass produziu alguns metros de fibra óptica
com perdas de 20dB/km.
1973 - Um link telefônico de fibras ópticas foi instalado
no EEUU.
1976 - Bell Laboratories instalou um link telefônico em Atlanta
de 1km e provou ser praticamente possível a fibra óptica
para telefonia, misturando com técnicas convencionais de
transmissão. O primeiro link de TV a cabo com fibras ópticas
foi instalado em Hastings (UK). Rank Optics em Leeds (UK) fabrica
fibras de 110mm para iluminação e decoração.
1978 - Começa em vários pontos do mundo a fabricação
de fibras ópticas com perdas menores do que 1,5dB/km para
as mais diversas aplicações.
Vantagens da fibra óptica
1. Imunidade à Interferências:
O feixe de luz transmitido pela fibra óptica não sofre
interferência de sistemas eletromagnéticos externos.
2. Sigilo:
Devido às dificuldades de extração do sinal
transmitido, obtém-se sigilo nas comunicações.
3. Tamanho Pequeno:
Um cabo de 3/8 de polegada (9,18mm) com 12 pares de fibra, operando
à 140 MBPS pode carregar tantos canais de voz quanto um de
3 polegadas (73mm) de cobre com 900 pares traçados. Menor
tamanho significa melhor utilização de dutos internos.
4. Condutividade Elétrica Nula
A fibra óptica não precisa ser protegida de descargas
elétricas, nem mesmo precisa ser aterrada, podendo suportar
elevadas diferenças de potencial.
5. Leveza
O cabo de pares traçados pesa 7.250Kg/km. Isto possibilita
maiores lances de puxamento para o cabo de fibra óptica.
6. Largura de Banda
Fibras ópticas foram testadas até os 350 bilhões
de bits por segundo em uma distância de 100km. Taxas teóricas
de 200-500 trilhões de bits por segundo são alcançáveis.
7. Baixa Perda
As fibras monomodo atuais possuem perdas tão baixas quanto
0,2dB/km (em 1550nm).
8. Imunidade à Ruídos
Diferente dos sistemas metálicos, que requerem blindagem
para evitar radiação e captação eletromagnética,
o cabo óptico é um dielétrico e não
é afetado por interferências de rádio freqüência
ou eletromagnéticas. O potencial para baixas taxas de erro
elevam a eficiência do circuito. As fibras ópticas
são o único meio que podem transmitir através
de ambientes sob severa radiação.
9. Alta Faixa de Temperatura
Fibras e cabos podem ser fabricados para operar em temperaturas
de -40 C até 93 C. Há registros de resistência
a temperatura de -73 C até 535 C.
10. Sem Risco de Fogo ou Centelhamento
As fibras ópticas oferecem um meio para dados sem circulação
de corrente elétrica. Para aplicações em ambientes
perigosos ou explosivos, elas são uma forma de transmissão
segura.
O que é uma fibra Óptica
Uma fibra óptica é um fio de dimensão capilar,
flexível e formado por materiais cristalinos e homogêneos,
bastante para guiar um feixe de luz (visível ou infravermelho)
através de um trajeto qualquer. A estrutura básica
desses capilares é formada por cilindros concêntricos
com determinadas espessuras e com índices de refração
tais que permitam o fenômeno da reflexão interna total.
O centro (miolo) da fibra é chamado de núcleo e a
região externa é chamada de casca. A idéia
básica é a transmissão de um sinal óptico
de um ponto para outro, com um mínimo de distorção
da luz.
Existe uma variedade de fibras ópticas, cada qual voltado
à uma aplicação específica. Os tipos
podem variar de acordo com os materiais, dimensões e os processos
de fabricação das mesmas.
Os tipos básicos de fibras ópticas são:
" Fibra Multimodo Índice Degrau;
" Fibra Multimodo Índice Gradual;
" Fibra Monomodo Índice Degrau;
Tipos de Fibra Óptica
Características
- Largura de banda na ordem de 1500Mhz - km.
- Perdas de 1 a 6dB/Km.
- Núcleos de 50 / 62.5 / 85 / 100 m.
- Diâmetro externo da casca de 125 a 140 m.
- É eficaz com fontes de lazer e LED.
- Componentes, equipamentos de teste e transmissores / receptores
de baixo custo.
- Utilizada principalmente em redes de computadores.
- Transmite muitos modos ( 500 ) ou caminhos de luz, admite muitos
modos de propagação.
- Possui limitação devido às altas perdas e
dispersão modal.
- Transmite à 820-850 e 1300 m.
- Fabricadas em comprimentos de até 2,2km.
Características
- Aplicações para grande largura de banda (350Ghz
).
- Baixas perdas: Tipicamente 0,3dB/km até 0,5dB/Km (1300
m), e 0,2 dB/km (1550 m).
- Núcleo de 8 á 10 m.
- Diâmetro externo da casca 125 m.
- Custos superiores para conectores, emendas, equipamentos de teste
e transmissores / receptores.
- Transmite um modo ou caminho de luz.
- Transmite em comprimento de onda de 1300 e 1550 m.
- Fabricada em comprimento de até 25km.
- Sensível a curvaturas.
Como a Fibra é Fabricada
Os materiais básicos usados na fabricação de
fibras ópticas são sílica pura ou dopada, vidro
composto e plástico. As fibras ópticas de sílica
pura ou dopada são as que apresentam as melhores características
de transmissão e são as usadas em sistemas de telecomunicações.
Todos os processos de fabricação são complexos
e caros. As fibras ópticas fabricadas com vidro composto
e plástico não têm boas características
de transmissão (possuem alta atenuação e baixa
largura de banda passante) e são empregadas em sistemas de
telecomunicações de baixa capacidade e pequenas distâncias
e sistemas de iluminação. Os processos de fabricação
dessas fibras são simples e baratos se comparados com as
fibras de sílica pura ou dopada.
Fabricação da fibra:
Uma vez obtida a pré-forma, esta é levada a uma estrutura
vertical chamada torre de puxamento e é fixada num alimentador
que a introduz num forno (normalmente de grafite, que utiliza maçaricos
especiais ou lasers de alta potência) com temperatura de aproximadamente
2000 C, que efetuarão o escoamento do material formando um
capilar de vidro, a fibra óptica. O diâmetro da fibra
depende da velocidade de alimentação da pré-forma
no forno e da velocidade de bobinamento da fibra, ambas controladas
por computador. O controle desse processo é feito através
de um medidor óptico de diâmetro (que funciona a laser).
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