Capacitação FTTH - Modulo1 - Semana1 - aula02
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Capacitação FTTH Projeto CT Corning PROF. ADAILDO ASSUNÇÃO JR
PROPAGAÇÃO DA LUZ Não existe um modelo único e preciso para descrever sua natureza Em determinadas condições, a luz se comporta como: ◦ Partículas eletromagnéticas (Fótons) ◦ Uma onda eletromagnética
A melhor maneira para explicar como as fibras ópticas funcionam ◦ É pela lei de Snell
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PROPAGAÇÃO DA LUZ A lei de Snell afirma
◦ A relação entre o seno do ângulo de incidência e o seno do ângulo de refração ◦ É igual à relação entre as velocidades de propagação da onda nos dois meios respectivos ◦ Uma constante ◦ Representa a relação entre o índice de refração do segundo meio e do primeiro
Funcionamento da fibra óptica está baseado em dois fenômenos: ◦ A reflexão e a refração da luz.
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PROPAGAÇÃO DA LUZ A reflexão e a refração da luz são fenômenos ópticos
◦ Descrevem a forma como a luz se propaga no meio
Quando a luz incide sobre uma superfície, pode ser: ◦ Refletida ◦ Feixe de luz de uma lanterna na direção de um espelho ◦ Refratada ◦ Lápis no interior de um copo com água
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PROPAGAÇÃO DA LUZ A luz é uma forma de energia eletromagnética
◦ Constituída por fótons ◦ No vácuo absoluto a velocidade de aproximadamente 300 mil km/s
Quando incide sobre uma superfície polida ◦ É totalmente refletida ◦ Retorna ao meio de origem
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PROPAGAÇÃO DA LUZ A reflexão pode ser classificada de duas formas:
◦ Reflexão regular ◦ Os raios de luz incidem sobre uma superfície polida ◦ São refletidos todos na mesma direção e paralelos entre si ◦ Reflexão difusa ◦ Os raios de luz incidem sobre uma superfície irregular ◦ São refletidos em diferentes direções
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PROPAGAÇÃO DA LUZ REFLEXÃO INTERNA TOTAL
◦ É o mecanismo básico de transmissão da luz ao longo da fibra óptica ◦ Em termos de óptica geométrica ◦ Ocorre quando um feixe de luz emerge de um meio mais denso para um meio menos denso
A fibra é o meio físico onde a luz é guiada ◦ Propagando-se por reflexões sucessivas
Para os feixes se mantenham no núcleo ◦ Deve ocorrer a reflexão interna total ◦ Depende dos: ◦ Índices de refração ◦ Índice de incidência
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PROPAGAÇÃO DA LUZ ÂNGULO CRÍTICO A teoria de ondas pode servi para mostrar a atenuação de um raio de luz ◦ Quando se passa através de meios com índices refrativos diferentes (n1 e n2) ◦ A luz se curvar
A velocidade da luz em qualquer meio é sempre menor que no vácuo ◦ O índice de refração sempre será um número maior que 1
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PROPAGAÇÃO DA LUZ ÂNGULO CRÍTICO Um raio de luz projetado para atingir a superfície do vidro em um ângulo oblíquo específico ◦ O raio não é curvado é refletido ◦ Nenhuma transmissão ocorre
O ângulo é único para todas as superfícies limítrofes ◦ Ex.: ◦ Ar para água, ◦ Ar para vidro, ◦ Vidro para outro vidro ◦ É Chamado de ângulo crítico
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PROPAGAÇÃO DA LUZ ÂNGULO CRÍTICO No ângulo crítico
◦ A luz é refletida de volta da superfície ◦ Permanece dentro do meio mais denso
Numa fibra de material transparente
◦ Com um índice refrativo maior do que o material que o rodeia ◦ A luz será internamente refletida ◦ Enquanto o ângulo de incidência ◦ For maior do que o ângulo crítico.
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PROPAGAÇÃO DA LUZ ÂNGULO CRÍTICO Quanto maior for o ângulo crítico
◦ Uma proporção maior do sinal de luz será refratada para fora do material
É Desejado baixos valores para o ângulo crítico ◦ Para evitar a perda de energia luminosa
A refração da luz e ângulo crítico
◦ Permitir o funcionamento da fibra óptica
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PROPAGAÇÃO DA LUZ ABERTURA NUMÉRICA
◦ Nem toda luz que penetra no núcleo da fibra óptica satisfaz às condições de reflexão interna total
A luz incidi na separação entre a casca e o núcleo da fibra ◦ Com um ângulo maior que o ângulo limite ◦ Sendo refletida
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PROPAGAÇÃO DA LUZ O ângulo máximo com que um feixe de luz pode se propagar ◦ É chamado de ângulo de aceitação ◦ Os raios luminosos com inclinação superior ◦ Não são transmitidos pelo núcleo da fibra ◦ Penetram na casca onde são atenuados e se perdem A partir do ângulo de aceitação da fibra
◦ Define-se a abertura numérica (Numerical Aperture – NA)
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PROPAGAÇÃO DA LUZ A NA traduz a capacidade da fibra óptica de captar a luz
◦ Corresponde ao seno do ângulo máximo de aceitação da fibra óptica
Quanto maior a abertura numérica
◦ Maior é o ângulo para a reflexão total
Representada pelo ângulo formado entre um eixo imaginário e um feixe de luz incidente ◦ Permitindo a primeira reflexão
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PROPAGAÇÃO DA LUZ O cone de aceitação da fibra define um ângulo de admissão “a” ◦ Toda a radiação incidente é transmitida pela fibra
NA é a medida da capacidade da fibra óptica de captar e transmitir o sinal luminoso
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PROPAGAÇÃO DA LUZ Quanto maior for a NA
◦ Maior o ângulo de aceitação da fibra ◦ Maior a potência luminosa acoplada à fibra óptica
Em fibras multimodo apresentam uma maior abertura numérica em relação às fibras monomodo
◦ Permitindo o uso de sistemas mais baratos como o LED, VCSEL e LD para enlaces de curta distância
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PROPAGAÇÃO DA LUZ ABERTURA NUMÉRICA
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PROPAGAÇÃO DA LUZ REFRAÇÃO DA LUZ Quando um feixe de luz se propaga por um meio (e penetra em outro ◦ Uma parte dessa luz é refletida ◦ Outra sofre o efeito da refração
A refração consiste na
◦ Mudança da velocidade da luz ao passar de um meio para o outro
É em virtude desse fenômeno que
◦ Um objeto colocado dentro de um copo aparenta estar torto ◦ Numa piscina parece ser mais rasa do que realmente é
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PROPAGAÇÃO DA LUZ REFRAÇÃO DA LUZ O índice de refração é
◦ Uma medida indireta da velocidade de propagação da luz ◦ Um indicador da transparência do material ◦ Utilizado para calcular a diferença entre o ângulo de incidência e o ângulo de refração do feixe luminoso
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PROPAGAÇÃO DA LUZ PERFIL DE ÍNDICE DE REFRAÇÃO Corresponde a variação do índice de refração ao longo da estrutura da fibra óptica O vidro não é um material único
◦ Pode apresentar composições diferentes ◦ Cada uma delas com um índice de refração diferente ◦ A velocidade de propagação da luz dependa da composição do material
Um valor muito adotado para o índice de refração dos vidros é n = 1,5 As fibras ópticas são classificadas segundo suas características básicas de transmissão ◦ Ditadas pelo seu perfil de índice de refração ◦ Pela sua habilidade para conduzir um ou vários modos de propagação
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PROPAGAÇÃO DA LUZ PERFIL DE ÍNDICE DE REFRAÇÃO Na fibra óptica
◦ O índice de refração do núcleo é maior que o índice de refração da casca
A diferença entre os índices é representada pelo perfil de índices da fibra ◦ Obtida usando materiais dielétricos distintos ◦ Sílica, polímeros plásticos etc. ◦ Ou por meio de dopagens ◦ Materiais semicondutores na sílica
O tipo de material utilizado define às ◦ Frequências ópticas suportadas ◦ Níveis de atenuação correspondentes
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PROPAGAÇÃO DA LUZ PERFIL DE ÍNDICE DE REFRAÇÃO A característica mecânica das fibras ópticas (resistência e flexibilidade) ◦ Depende do material dielétrico ◦ Da qualidade dos processos de fabricação
Para calcular o índice de refração do material da fibra óptica, é utilizada a seguinte fórmula: 𝐶𝐶 𝑁𝑁 = 𝑣𝑣 ◦ 𝑁𝑁 = índice de refração do meio em questão ◦ 𝐶𝐶 = velocidade da luz no vácuo (3 × 108 𝑚𝑚/𝑠𝑠) ◦ 𝑣𝑣 = velocidade da luz no meio em questão
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PROPAGAÇÃO DA LUZ PERFIL DE ÍNDICE DE REFRAÇÃO
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COMPRIMENTO DE ONDA É a distância entre picos adjacentes em uma série de ondas periódicas Nas fibras as frequências dos sistemas de comunicações ópticas são referenciadas em termos de comprimentos de onda ◦ Para diferenciá-las de sistemas eletromagnéticos ◦ Representado pela letra grega lambda (λ)
Para definir o comprimento de onda (λ)
◦ Temos o produto da velocidade da luz no vácuo (2,997925 × 108 𝑚𝑚/𝑠𝑠) pelo inverso da frequência (f), segundo a equação: 𝑣𝑣 𝜆𝜆 = 𝑓𝑓 CAPACITAÇÃO FTTH CT CORNING - JOÃO PESSOA, PB - BRASIL
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COMPRIMENTO DE ONDA A luz consiste em um campo elétrico e um campo magnético que oscilam em frequências muito altas ◦ De 1014 𝐻𝐻𝐻𝐻
Amplitude desse campo varia conforme a taxa de frequência ◦ Se repete depois de um período de oscilação
Para as fibras ópticas
◦ Índice de refração varia com o comprimento de onda ◦ Velocidade de fase da onda também
Transmissores ópticos emitem luz em determinada faixa de comprimentos de onda ◦ Denominada largura espectral do transmissor ◦ Determinado pelo tipo de material e estrutura da fibra óptica
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Polarização As distribuições dos campos elétricos e magnéticos de um trem de ondas eletromagnéticas planas em um dado instante do tempo
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Polarização A onda se propagam na direção indicada pelo vetor k
◦ E e H são perpendiculares à direção de propagação ◦ Define uma onda plana ◦ As vibrações do campo elétrico são paralelas em todos os pontos da onda
Essa onda é linearmente polarizada ◦ Vetor campo elétrico em 𝒆𝒆𝑥𝑥
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Polarização Um feixe de luz comum consiste em muitas ondas eletromagnéticas transversais ◦ Possui uma variedade de sentidos ◦ Mais de um plano ◦ Chamado de luz não polarizada
Podemos representar qualquer direção
◦ Uma combinação paralela e outra perpendicular
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Polarização A luz não polarizada pode ser dividida em componentes polarizados separadamente
◦ Tanto pela reflexão em uma superfície não metálica ◦ Quanto pela refração da luz quando passa de um material dielétrico para outro
Quando um feixe de luz não polarizada incide em uma superfície não metálica ◦ Uma parte do feixe é refletida ◦ Outra é refratada para o vidro
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Polarização O feixe refletido é
◦ Parcialmente polarizado em um ângulo específico ◦ Conhecido como ângulo de Brewster ◦ Mas é completamente polarizada de forma perpendicular
O componente paralelo do feixe refratado ◦ Transmitido no vidro
A componente perpendicular é apenas parcialmente refratado
◦ A quantidade de luz refratada polarizada depende do ângulo
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Polarização Um polarizador é um material ou dispositivo que transmite apenas um componente da polarização ◦ Bloqueando as demais
Por exemplo:
◦ Uma luz não polarizada entra em um polarizador que tem um eixo de transmissão vertical ◦ Somente a componente de polarização vertical passa através do dispositivo ◦ É o caso de óculos de sol com lentes polarizadas ◦ Reduzir o brilho das reflexões parcialmente polarizadas da luz solar em superfícies de estrada ou água
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Polarização Um rotor de Faraday é um dispositivo que faz
◦ Rotacionar o estado de polarização (EDP) da luz que o atravessa de uma quantidade específica
Ex.:
◦ Um dispositivo popular gira o EDP no sentido horário em 45° ou um quarto do comprimento de onda
A rotação é independente do EDP da luz de entrada
◦ Mas o ângulo de rotação depende da direção na qual a luz passa através do dispositivo ◦ O processo de rotação não é recíproco
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Polarização Os cristais birrefringentes ou de dupla refração
◦ Possuem uma propriedade chamada de refração dupla ◦ Os índices de refração são ligeiramente diferentes ao longo de dois eixos perpendiculares do cristal
O dispositivo é conhecido como polarizador de cristal birrefringente (SWP)
◦ Divide o sinal de luz de entrada em dois feixes ortogonalmente (perpendicularmente) polarizados ◦ Raio ou feixe ordinário ou feixe-o ◦ Pois obedece à lei de Snell de refração na superfície do cristal ◦ Raio ou feixe extraordinário ou feixe-e, ◦ Refrata em um ângulo que se desvia da da forma padrão da lei de Snell
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Polarização Os cristais birrefringentes Cada componentes ortogonais de polarização é refratado em um ângulo diferente Ex.:
◦ A luz incidente não polarizada chega a um ângulo perpendicular à superfície do dispositivo ◦ O feixe-o pode passar diretamente através do dispositivo ◦ O feixe-e sofre um pequeno desvio angular ◦ Seguindo caminhos diferente através do material
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Polarização Os cristais birrefringentes
◦ Índices ordinários 𝑛𝑛𝑜𝑜 e extraordinários 𝑛𝑛𝑒𝑒 de alguns cristais birrefringentes comuns ◦ Que são usados nos componentes de comunicação ópticos e em suas aplicações
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MODOS Uma fibra óptica é um guia de ondas dielétrico ◦ Que opera nas faixa de frequências ópticas ◦ Possui forma cilíndrica
Confina a energia eletromagnética (luz) dentro de sua superfície ◦ E guia a luz em uma direção paralela ao seu eixo
As propriedades de transmissão são ditadas por suas características estruturais
◦ Possui um efeito na determinação de como um sinal óptico é afetado ao propagar-se ao longo da fibra
A propagação da luz num guia de ondas
◦ Pode ser descrita em termos de um conjunto de ondas eletromagnéticas
Denominado modos do guia de ondas Esses modos guiados são chamados ◦ Modos ligados ou confinados do guia de ondas
O modo é um padrão de distribuições de campos elétricos e magnéticos ◦ Se repete ao longo da fibra em intervalos iguais ◦ Apenas um número discreto de modos é capaz de propagar-se
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MODOS A configurações de guia de ondas óptico corresponde
◦ A um único cilindro dielétrico sólido de raio 𝒂𝒂 e índice de refração 𝒏𝒏𝟏𝟏 ◦ Conhecido como o núcleo da fibra
O núcleo é rodeado por um revestimento ou casca dielétrica
◦ Que tem um índice de refração 𝑛𝑛2 menor que 𝑛𝑛1 ◦ Serve para reduz a perda por dispersão resultante das descontinuidades do núcleo ◦ Acrescenta resistência mecânica e protege o núcleo da absorção de contaminantes superficiais
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MODOS O material do núcleo é um vidro composto de sílica de alta pureza (SiO2) ◦ Rodeado por uma casca de vidro
Depois é encapsulada em material plástico elástico e resistente à abrasão
◦ Dureza à fibra ◦ Isolando-a mecanicamente de irregularidades geométricas, distorções ou rugosidades das superfícies adjacentes ◦ Poderiam causar perdas por espalhamento induzidas por dobras microscópicas aleatórias ◦ Quando são incorporadas em cabos ou apoiadas por outras estruturas
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MODOS O material do núcleo dão origem aos tipos de fibras Primeiro caso
◦ Índice de refração do núcleo é uniforme ao longo de seu comprimento ◦ Sofre uma mudança brusca (ou degrau) na interface com a casca ◦ Esse tipo de fibra é denominado fibra de índice-degrau
No segundo caso
◦ Índice de refração do núcleo é feito para variar em função da distância radial a partir do centro da fibra ◦ É denomina fibra de índice-gradual CAPACITAÇÃO FTTH CT CORNING - JOÃO PESSOA, PB - BRASIL
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MODOS Aas fibras de índice-degrau e de índicegradual podem ser divididas nas classes ◦ Monomodo (ou modo único) ◦ Multimodo (ou múltiplos modo )
Na fibra monomodo existe apenas um modo de propagação Nas fibras multimodo podem conter centenas de modos
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MODOS As fibras multimodo oferecem uma série de várias vantagens
◦ Os raios maiores do núcleo das fibras multimodo tornam mais fácil enviar potência óptica ◦ Facilitam a conexão com conjuntos de fibras semelhantes ◦ Utilizam como fonte um diodo emissor de luz (LED) ◦ As fibras monomodo utiliza diodos laser
Os LEDs possuam menor potência de saída óptica que os diodos de laser ◦ São mais ◦ Fáceis de fazer ◦ Baratos ◦ Possuem circuitos menos complexos ◦ Além de ter vida útil mais longa
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MODOS Uma desvantagem das fibras multimodo é que elas sofrem de dispersão intermodal Resumidamente descrita como
◦ Quando um pulso óptico é enviado em uma fibra ◦ A potência óptica do pulso é distribuída por todos (ou pela maioria) dos modos da fibra ◦ Cada um dos modos viaja a uma velocidade ligeiramente diferente ◦ Isso significa que ◦ Os modos de um determinado pulso óptico chegam à extremidade da fibra em tempos ligeiramente diferentes ◦ Que permite que o pulso se espalhe no tempo à medida que viaja ao longo da fibra
O efeito pode ser reduzido pelo uso de um perfil graduado de índice de refração ◦ Permite uma largura de banda muito maiores (taxa de dados) ◦ Larguras de banda maiores são obtidas em fibras monomodo ◦ Em que os efeitos de dispersão intermodais estão ausentes
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MODOS Representação dos feixes ópticos Consideramos apenas um raio específico pertencente a um feixe coerente que representa um modo da fibra Os dois tipos de raio que podem se propagar são ◦ Raios meridionais ◦ Raios inclinados ou oblíquos
Raios meridionais
◦ Estão confinados aos planos meridianos da fibra ◦ Contêm o eixo de simetria da fibra (o eixo do núcleo) ◦ Apenas em um plano ◦ Desloca ao longo da fibra
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MODOS Raios inclinados ou oblíquos (skew rays) ◦ Não estão confinados em um único plano ◦ Trajetória helicoidal ao longo da fibra
Embora os raios inclinados representam uma boa parte de raios guiados
◦ O exame de raios meridionais é suficiente para a análise da propagação ◦ Mas a análise é incluída para estudo da capacidade da fibra de captar luz e das perdas de potência ao longo do guia de ondas
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MODOS O raio de luz entra no núcleo da fibra
◦ De um meio de índice de refração 𝑛𝑛 em um ângulo 𝜃𝜃0 (ao eixo da fibra) ◦ Atinge a interface núcleo-casca com um ângulo normal à interface 𝜙𝜙
Se atingir essa interface em um ângulo correto
◦ Sofrer uma reflexão interna total ◦ O raio meridional seguirá um caminho em zigue-zague ◦ Ao longo do núcleo da fibra e passará através do eixo do guia de após cada reflexão
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MODOS Com base na lei de Snell
◦ O ângulo mínimo ou crítico é dado por: 𝑛𝑛2 𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝜙𝜙𝑐𝑐 = 𝑛𝑛1 ◦ Esse ângulo permite a reflexão interna total
Os raios que atingem a interface em ângulos menor que 𝜙𝜙𝑐𝑐 ◦ Irão refratar para fora do núcleo ◦ Serão perdidos na casca da fibra ◦ Linha tracejada
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MODOS Aplicando a lei de Snell na interface ar-fibra
◦ Podemos relacionar com o ângulo máximo de entrada ◦ Corresponde ao ângulo de captação ou aceitação
Os raios com ângulos de entrada 𝜃𝜃0 menores que 𝜃𝜃𝐴𝐴 ◦ Sofrem reflexão interna total na casca
𝜃𝜃𝐴𝐴 define um cone de captação ou aceitação da fibra óptica ◦ Que define a abertura numérica (NA) ◦ Dada por: 𝑁𝑁𝑁𝑁 = 𝑛𝑛 sen 𝜃𝜃𝐴𝐴 = 𝑛𝑛12 − 𝑛𝑛22 1/2
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Atenuação e dispersão As características de transmissão através das fibras ópticas podem ser descritas essencialmente pelos fenômenos de atenuação e dispersão dos sinais transmitidos
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Atenuação e dispersão O fenômeno da atenuação está diretamente associado às perdas de transmissão ◦ Uma característica fundamental em todo meio físico
O fenômeno de dispersão permite caracterizar a capacidade de transmissão da fibra óptica Também são considerados outros fenômenos que interferem nos sinais através das fibras ópticas: absorção, espalhamento e perdas por curvaturas
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Atenuação e dispersão As características de transmissão através das fibras ópticas podem ser descritas essencialmente pelos fenômenos de atenuação e dispersão dos sinais transmitidos
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Atenuação e dispersão Atenuação
◦ É definida pela relação entre a potência luminosa na entrada da fibra e a potência luminosa na saída da fibra
Entre as principais causas estão: ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦
Absorção pelo material que compõe a fibra Irradiação devido a curvaturas Espalhamento pelo material Perdas por microcurvaturas Atenuações em emendas e conectores Perdas por acoplamento no início e no final da fibra
Os parâmetros que influenciam a atenuação global são: ◦ A qualidade de sua fabricação ◦ Comprimento de onda da luz guiada ◦ Grau de pureza do material utilizado
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Atenuação e dispersão Enlaces de fibras ópticas são limitados em comprimento pela atenuação e pela distorção de pulso Dispersão É o fenômeno que ocorre na propagação de campos eletromagnéticos em meios materiais ◦ Causando atrasos na propagação destes campos
Diferentes naturezas de interação causam diferentes efeitos de dispersão
◦ O fenômeno está associado ao fato de que os sinais podem ser transmitidos com velocidades diferentes ◦ Resultado dos diferentes atrasos de propagação dos modos que transportam a energia luminosa ◦ Resultando na distorção dos sinais transmitidos ◦ E impondo uma limitação na sua capacidade de transmissão
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Atenuação e dispersão Dispersão modal
◦ Os diferentes modos de propagação têm diferentes caminhos ópticos ◦ Levando a diferentes atrasos do sinal na fibra ◦ Resultam na dispersão modal ◦ Esta é a maior fonte de atraso nas fibras multimodo
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Atenuação e dispersão Dispersão cromática
◦ É o resultado da ação conjunta das dispersões modal e da guia de onda ◦ Refere-se ao atraso diferencial que os diversos componentes espectrais do pulso ou do sinal experimentam ◦ É a principal fonte de atraso em fibras monomodo
Dispersão dos modos de polarização
◦ Trata-se da variação de velocidade de propagação dos componentes de polarização e propagação ◦ É devida ◦ Aos efeitos de birrefringência da fibra ◦ Tensões ocorridas no processo de puxamento da fibra ◦ De imperfeições mecânicas no núcleo e nas interfaces núcleo-casca das fibras ◦ É um fator importante a ser considerado nos projetos de fibras monomodo para altas taxas de transmissão (acima de 2,5 Gbps) em longas distâncias CAPACITAÇÃO FTTH CT CORNING - JOÃO PESSOA, PB - BRASIL
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Atenuação e dispersão Absorção O vidro mesmo com elevado grau de pureza
◦ Absorve energia luminosa dentro de regiões específicas de comprimento de onda ◦ Causado a conversão da luzem calor pelas moléculas do vidro ◦ Os principais responsáveis são a Oxidrila (OH-) residual ◦ Elementos dopantes usados para modificar o índice de refração da fibra
A absorção ocorre em comprimentos de onda discretos ◦ 1.400 nm e acima de 1.600 nm
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Atenuação e dispersão Absorção intrínseca É causada pela interação da luz com um ou mais componentes do material da fibra ◦ Maior intensidade na faixa do ultravioleta ◦ Depende do material usado na composição da fibra ◦ Constitui-se no fator físico definindo a transparência do material
Considerando-se um processo de fabricação perfeito
◦ Sem impurezas, sem variações na densidade, homogeneidade do material etc. ◦ Absorção intrínseca estabelece um limite mínimo fundamental na absorção ◦ Para qualquer tipo de material usado
As perdas são inferiores a 0,003 dB/km ◦ Entre 1.300 nm e 1.600 nm.
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Atenuação e dispersão Absorção extrínseca É causada pela interação da luz com as impurezas do material Resulta da contaminação de impurezas durante seu processo de fabricação Ex.:
◦ A presença de íons do tipo Oxidrila (OH◦ Também chamado de atenuação pelo pico de água (WPA – Water Peak Attenuation)
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Atenuação e dispersão Absorção por defeitos estruturais Composição do material da fibra estar sujeita a imperfeições:
◦ Ex.: ◦ A falta de moléculas ou a existência de defeitos do oxigênio na estrutura do vidro
Este tipo de absorção é normalmente desprezível
◦ Em relação aos efeitos das absorções intrínsecas ou das impurezas do material
Mas quando uma fibra fica sujeita a uma radiação de alta intensidade
◦ Pode ocorrer alteração na estrutura atômica do material utilizado na sua construção ◦ As perdas podem ser significativas
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Atenuação e dispersão Absorção total É a somatória das perdas por:
◦ Absorção intrínseca ◦ Absorção extrínseca ◦ Absorção por efeitos estruturais
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Atenuação e dispersão Espalhamento Devido aos desvio de parte da energia luminosa na fibra pelos vários modos de propagação ◦ Em várias direções
A energia luminosa é convertida em modos e/ou comprimentos de onda ◦ Que não se propagam bem ao longo da fibra óptica
O espalhamento está sempre presente na fibra óptica
◦ Determina o limite mínimo de atenuação nas fibras de sílica na região de baixa atenuação
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Atenuação e dispersão Espalhamento Existem diferentes tipos de espalhamento: Rayleigh, Mie, Brillouin e Raman Rayleigh e Mie
◦ São mecanismos lineares de espalhamento causados pela transferência de potência ◦ De um modo guiado para modos vazados ou irradiados
Brillouin e Raman
◦ São mecanismos não lineares que implicam a transferência de potência luminosa ◦ de um modo guiado para mesmo modos ou para outros modos ◦ Em um comprimento de onda diferente ◦ Seus efeitos são significativos apenas em fibras monomodo
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Atenuação e dispersão Espalhamento de Rayleigh É originado em defeitos microscópicos na composição e na densidade do material ◦ Resultante do processo de fabricação da fibra ◦ ou em função de irregularidades próprias
Espalhamento de Mie Quando a radiação luminosa é espalhada por partículas
◦ Que os raios se aproximam ou excedem em até oito vezes o comprimento de onda da radiação ◦ O espalhamento não dependerá do comprimento de onda ◦ Pode ser observado quando as irregularidades da fibra apresentam dimensões comparáveis ao comprimento de onda da luz
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Atenuação e dispersão Espalhamento de Brillouin Originado por efeitos não lineares gerados por campos ópticos elevados transmitidos no núcleo da fibra ◦ Ocorre uma modulação da luz causada pela vibração das moléculas do meio
Espalhamento de Raman Efeito originado por níveis de potência ainda mais elevados que Brillouin ◦ Decorrentes da modulação do sinal óptico no núcleo da fibra
A transferência de potência ocorre principalmente na direção de propagação
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Atenuação e dispersão Perdas por curvaturas Quando a luz encontra curvaturas na fibra óptica
◦ Alguns raios de luz podem formar um ângulo inferior ao ângulo crítico e sair da fibra ◦ Causando perda de potência
Elas podem ser
◦ Macroscópicas ◦ Causadas por uma dobra ◦ Microscópicas ◦ Por pequenas ondulações entre a interface da casca e o núcleo CAPACITAÇÃO FTTH CT CORNING - JOÃO PESSOA, PB - BRASIL
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Atenuação e dispersão Macrocurvaturas Os raios das curvaturas são grandes se comparados com o diâmetro da fibra Ex.:
◦ Quando se enrola um cabo óptico em carretel para transporte ◦ Por dobra para contornar um canto ou uma esquina
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Atenuação e dispersão Microcurvaturas Dobras microscópicas aleatórias do eixo da fibra
◦ Os raios de curvatura são próximos ao raio do núcleo da fibra
Quando as fibras são enroladas em carretéis
◦ Pequenas irregularidades no suporte podem causar microcurvaturas ◦ Que podem afetar a integridade do material e causar atenuação
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Atenuação e dispersão Microcurvaturas No caso de fibras ópticas multimodo
◦ As perdas por microcurvaturas são irrelevantes e independentes do comprimento de onda ◦ Em fibras monomodo as perdas aumentam significativamente a partir de certos comprimentos de onda
Podem ser resolvidos utilizando-se a construção de cabo chamada loose
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CABOS DE FIBRA ÓPTICA Os cabos de fibras ópticas são a base para o crescimento das novas redes de comunicação Os cabos ópticos são categorizados pelo ◦ Ambiente ◦ Cabos para uso interno ou externo ◦ Tipo de acondicionamento ◦ Pela função a que se destinam
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CABOS DE FIBRA ÓPTICA A construção de cabos ópticos se dá em várias etapas ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦
Com a reunião de diversos elementos Aplicação de capas protetoras Enchimentos Encordoamentos Tudo executado com a utilização de equipamentos em processos industriais Efetuando-se a amarração das fibras em torno de elementos de apoio e tração
Nas aplicações em redes externas
◦ É necessário oferecer à fibra óptica uma proteção adicional por meio de um processo construtivo conhecido como buffering
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CABOS DE FIBRA ÓPTICA O processo de buffering pode ocorrer de duas formas ◦ Solto (ou loose) – Para uso externo ◦ Firme (ou tight) – Para uso interno
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CABOS DE FIBRA ÓPTICA Mais utilizados em redes externas apresentam a seguinte constituição física Elemento central em aço revestido ou poliéster reforçado (aramida)
◦ Suporta a estrutura do cabo e serve de elemento tensor nas fases de fabricação e instalação
Tubos de proteção – Sobre o elemento central são posicionadas as fibras e os elementos de enchimento, pode ou não ser aplicada uma barreira contra a umidade Elemento de preenchimento – Sob o conjunto, os espaços vazios são totalmente ocupados pela introdução de geleias sintéticas, evitando a entrada de umidade no cabo Revestimento – O revestimento final é feito com material plástico aplicado por extrusão (normalmente PVC) Proteção adicional – Como proteção extra, um elemento de reforço mecânico, tal como armadura convencional, ou uma fita de aço longitudinal e corrugada (cabos em aplicações diretamente enterradas), ou ainda tensor exterior (metálico ou não), se o cabo se destina à instalação aérea CAPACITAÇÃO FTTH CT CORNING - JOÃO PESSOA, PB - BRASIL
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CABOS DE FIBRA ÓPTICA Podemos resumir a estrutura básica de um cabo óptico como composta de: ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦
Núcleo (corresponde à fibra óptica) Casca (envolve o núcleo da fibra) Cobertura da casca (revestimento de acrilato colorido) Tubo de proteção (tubo de transporte ou tubete) Proteção adicional contra tração (fios de aramida) Elemento de tração (bastão de kevlar) Capa externa de polímero (PVC e outros) ◦ Geralmente é construída com PVC (policloreto de polivinila) ou em polietileno ◦ O PVC não propaga chama (aplicações internas) ◦ O polietileno é resistente a intempéries (aplicações externas)
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ESTRUTURA LOOSE TUBE Apresentam as fibras ópticas acondicionadas no interior de tubos plásticos ◦ Conhecidos como tubos loose, tubos de transporte ou tubetes ◦ Proporcionam a primeira proteção às fibras ópticas ◦ Isolando-as das tensões mecânicas do cabo
No interior dos tubos plásticos
◦ É acrescentado um material de preenchimento ◦ Gel sintético ou silicone ◦ Proporciona uma maior proteção contra variações de temperatura e proteção extra contra a entrada de água e contra os choques mecânicos
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ESTRUTURA LOOSE TUBE Existe também o “cabo seco”
◦ Que no lugar do gel sintético utiliza compostos com características hidroexpansíveis ◦ As normas de cabeamento recomendam o uso deste tipo de cabo em instalações de redes internas
Se chama de unidade básica
◦ O conjunto formado pelas fibras ópticas no interior de cada tubo loose e seu material de preenchimento
Possui um elemento de tração constituído de kevlar ◦ dá sustentação e rigidez mecânica ao conjunto
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ESTRUTURA LOOSE TUBE Esta estrutura é interessante para cabos ópticos
◦ São submetidos a elevadas tensões durante o processo de instalação ◦ Ou para operação em redes aéreas e submarinas em longas
Apresentando como características: ◦ ◦ ◦ ◦
Maior proteção contra variações de temperatura Maior proteção contra umidade Aplicação ideal Restrições ◦ Não é recomendado para ambientes internos ◦ Apresentarem gel de preenchimento derivado de petróleo, que é propagante a chamas
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ESTRUTURA LOOSE TUBE Pode ser subdividida nos seguintes tipos:
◦ Loose tube ◦ Os tubos de transporte são preenchidos com 2 a 12 fibras ◦ Apresentam como vantagem um menor custo em cabos de baixa contagem ◦ Core tube ◦ O tubo de transporte tem um diâmetro maior, podendo receber alta contagem de fibras (acima de 12) ◦ Apresenta como vantagens ◦ menor custo por fibra, ◦ maior facilidade na decapagem ◦ menor diâmetro externo do cabo ◦ Ribbon ◦ As fibras são dispostas em forma de fitas agrupadas em conjuntos de 12, dentro de um tubo central de preenchimento CAPACITAÇÃO FTTH CT CORNING - JOÃO PESSOA, PB - BRASIL
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ESTRUTURA TIGHT BUFFER O acrilato é o revestimento primário mais usado
◦ Também proporciona alguma resistência à flexão para as fibras ópticas
A estrutura apresenta ainda um revestimento secundário ◦ Em plástico ou poliéster aplicado diretamente sobre a fibra
As fibras estão em contato direto com a estrutura do cabo
◦ E submetidas diretamente às tensões mecânicas nele aplicadas
O modo compacto apresenta dimensões menores ◦ Com 0,9 mm, 2 mm e 3 mm de espessura
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ESTRUTURA TIGHT BUFFER Algumas das aplicações para esse tipo de cabo são: ◦ ◦ ◦ ◦ ◦
Aplicações interedifícios (subterrânea) Sistemas de cabeamento primário interno (entre pisos) Distribuição secundária, utilizando calhas ou canaletas Instalação em dutos congestionados Cordões de manobras e cordões de testes
Recebem um revestimento primário colorido de acrilato ◦ Resina acrílica usada na fabricação de tintas
E um revestimento extra de material plástico ◦ Revestimento secundário
Podendo receber elementos de tração e capa externa individual, ou global CAPACITAÇÃO FTTH CT CORNING - JOÃO PESSOA, PB - BRASIL
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ESTRUTURA TIGHT BUFFER Cada fibra óptica com revestimento secundário
◦ É denominada de elemento óptico ◦ São reunidos em torno de um elemento de tração
Esse cabo foi um dos primeiros a ser utilizados nas redes de telecomunicações Atualmente são mais empregados em aplicações internas em curtas distâncias e onde se faz necessária a conectorização
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ESTRUTURA TIGHT BUFFER A estrutura tight apresenta as seguintes características: Flexibilidade
◦ O revestimento adicional protege as fibras contra microdobras que podem ocorrer na passagem em infraestruturas apertadas ou com muitas curvas ◦ Apresenta menor raio de curvatura para cabos com baixo número de fibras.
Manuseio
◦ Permite manuseio mais simples no lançamento e instalação de conectores dentro de distribuidores ópticos e na montagem de cordões de manobra
Aplicações
◦ Ambientes internos onde a passagem dos cabos exige maior proteção contra microdobras
Restrições
◦ Utilização restrita para instalações externas que apresentam condições muito severas ou longas CAPACITAÇÃO FTTH CT CORNING - JOÃO PESSOA, PB - BRASIL
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CABO DROP AUTOSSUSTENTADO Trata -se de um tipo de cabo óptico tipo loose
◦ Para uso externo que possui um elemento de sustentação metálico em aço galvanizado ◦ Conhecido como “mensageiro” ◦ Que confere resistência mecânica e facilidade de fixação em redes aéreas
O interior do cabo drop é constituído por:
◦ Tubo loose contendo entre 1 a 12 fibras ópticas ◦ Um reforço estrutural de material dielétrico (elemento de tração) ◦ Tudo protegido por uma capa externa de material polimérico resistente a intempéries, geralmente polietileno
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CORDÃO ÓPTICO São cabos de fibra óptica pré-conectorizados em ambas as extremidades ◦ ◦ ◦ ◦
Tipo tight Uso interno Com uma ou duas fibras ópticas Os tamanhos dos cordões podem variar de 1 m até 20 m ou sob encomenda
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CORDÃO ÓPTICO Cabos com revestimento na cor
◦ Azul indicam que a fibra utilizada é monomodo ◦ Laranja a fibra utilizada é multimodo
São utilizados como cabos de conexão na interligação de dispositivos ópticos, painéis e equipamentos de testes, estações de trabalho e pontos de rede em telecomunicações
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CORDÃO ÓPTICO Para conectar um cabo de fibra óptica a um painel de terminação óptico
◦ É necessário que se instale um conector apropriado na extremidade de cada fibra do cabo ◦ Que seja emendada uma extensão óptica ◦ Conhecida como cordão pigtail ◦ Um cabo monofibra que possui conector óptico em apenas uma de suas extremidades
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DROP LOW FRICTION De baixo atrito É constituído por fibra óptica monomodo com baixa sensibilidade à curvatura Pode ser usado em ambientes internos ou externos Possui revestimento externo em material termoplástico ◦ Não propagante a chamas ◦ Protege o cabo contra a ação dos raios UV
O cabo drop low friction é um tipo de cabo figura oito ◦ Possui uma construção bastante compacta
Este cabo é indicado para aplicações em redes FTTx
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ARMORED Apresenta uma proteção metálica adicional com um tubo corrugado Tem como vantagem garantir uma melhor proteção em ambientes agressivos ◦ e proteção contra roedores
Podendo ser enterrado diretamente no solo
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OPGW O cabo OPGW (Optical Ground Wire)
◦ É um modelo com a função de para-raios ◦ Com um núcleo de fibra óptica ◦ Para instalação em torres de transmissão de energia de altatensão
Consiste em um cabo de transmissão de energia elétrica Contendo em seu interior uma unidade central com as fibras ópticas ◦ Normalmente até 144 fibras ◦ Montadas em estrutura loose
As vantagens deste cabo são a diminuição dos custos de instalação
◦ Um único cabo realiza duas funções: transmissão de energia elétrica e transmissão de dados. CAPACITAÇÃO FTTH CT CORNING - JOÃO PESSOA, PB - BRASIL
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CABOS SUBMARINOS O cabo óptico submarino é um tipo especial
◦ Recebe proteção mecânica adicional ◦ Própria para instalação sob a água ◦ Usualmente, dispõe de alma de aço e isolamento e proteção mecânica especiais
Os cabos submarinos permitem espaçamento entre repetidores em torno de 60 km
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CABOS ÓPTICOS
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IDENTIFICAÇÃO DAS FIBRAS ÓPTICAS O revestimento primário de acrilato que colore a fibra óptica ◦ Serve como a primeira proteção para o cabo óptico
É usado também para identificar as fibras
◦ Um código de cores ◦ Baseado nas 12 cores usadas na cobertura de plástico
Também pode ser usada para identificar unidades (grupos de fibras ou tubos soltos) No padrão ABNT
◦ A unidade básica 1 é chamada de “piloto” ◦ A apresenta coloração verde ◦ A unidade básica 2 é chamada de “direcional” ◦ Apresenta coloração amarela ◦ As unidades básicas 3 em diante seguem a sequência do direcional e apresentam a coloração branca CAPACITAÇÃO FTTH CT CORNING - JOÃO PESSOA, PB - BRASIL
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IDENTIFICAÇÃO DAS FIBRAS ÓPTICAS São apresentados os códigos de cores usados para identificação de estruturas com fibras ópticas ◦ De acordo com o padrão brasileiro da Anatel ◦ E padrão americano TIA/EIA-598-A
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IDENTIFICAÇÃO DAS FIBRAS ÓPTICAS São apresentados os códigos de cores usados para identificação de estruturas com fibras ópticas ◦ De acordo com o padrão brasileiro da Anatel ◦ E padrão americano TIA/EIA-598-A
Para a coloração das capas dos cabos ópticos ◦ A TIA/EIA-598-A define o seguinte ◦ Cor laranja é usada em os cabos ópticos multimodo ◦ Cor azul-claro é usada em os cabos monomodo
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IDENTIFICAÇÃO DAS FIBRAS ÓPTICAS O quantitativo de fibras e de tubos loose segundo o número de fibras que compõem o cabo óptico
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IDENTIFICAÇÃO DAS FIBRAS ÓPTICAS Identificação dos grupos de looses por número de fibras Pode sofrer algumas alterações em função do fabricante do cabo ◦ Que pode adotar alguma forma de “montagem” proprietária
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FIM
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PROPAGAÇÃO DA LUZ Não existe um modelo único e preciso para descrever sua natureza Em determinadas condições, a luz se comporta como: ◦ Partículas eletromagnéticas (Fótons) ◦ Uma onda eletromagnética
A melhor maneira para explicar como as fibras ópticas funcionam ◦ É pela lei de Snell
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PROPAGAÇÃO DA LUZ A lei de Snell afirma
◦ A relação entre o seno do ângulo de incidência e o seno do ângulo de refração ◦ É igual à relação entre as velocidades de propagação da onda nos dois meios respectivos ◦ Uma constante ◦ Representa a relação entre o índice de refração do segundo meio e do primeiro
Funcionamento da fibra óptica está baseado em dois fenômenos: ◦ A reflexão e a refração da luz.
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PROPAGAÇÃO DA LUZ A reflexão e a refração da luz são fenômenos ópticos
◦ Descrevem a forma como a luz se propaga no meio
Quando a luz incide sobre uma superfície, pode ser: ◦ Refletida ◦ Feixe de luz de uma lanterna na direção de um espelho ◦ Refratada ◦ Lápis no interior de um copo com água
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PROPAGAÇÃO DA LUZ A luz é uma forma de energia eletromagnética
◦ Constituída por fótons ◦ No vácuo absoluto a velocidade de aproximadamente 300 mil km/s
Quando incide sobre uma superfície polida ◦ É totalmente refletida ◦ Retorna ao meio de origem
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PROPAGAÇÃO DA LUZ A reflexão pode ser classificada de duas formas:
◦ Reflexão regular ◦ Os raios de luz incidem sobre uma superfície polida ◦ São refletidos todos na mesma direção e paralelos entre si ◦ Reflexão difusa ◦ Os raios de luz incidem sobre uma superfície irregular ◦ São refletidos em diferentes direções
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PROPAGAÇÃO DA LUZ REFLEXÃO INTERNA TOTAL
◦ É o mecanismo básico de transmissão da luz ao longo da fibra óptica ◦ Em termos de óptica geométrica ◦ Ocorre quando um feixe de luz emerge de um meio mais denso para um meio menos denso
A fibra é o meio físico onde a luz é guiada ◦ Propagando-se por reflexões sucessivas
Para os feixes se mantenham no núcleo ◦ Deve ocorrer a reflexão interna total ◦ Depende dos: ◦ Índices de refração ◦ Índice de incidência
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PROPAGAÇÃO DA LUZ ÂNGULO CRÍTICO A teoria de ondas pode servi para mostrar a atenuação de um raio de luz ◦ Quando se passa através de meios com índices refrativos diferentes (n1 e n2) ◦ A luz se curvar
A velocidade da luz em qualquer meio é sempre menor que no vácuo ◦ O índice de refração sempre será um número maior que 1
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PROPAGAÇÃO DA LUZ ÂNGULO CRÍTICO Um raio de luz projetado para atingir a superfície do vidro em um ângulo oblíquo específico ◦ O raio não é curvado é refletido ◦ Nenhuma transmissão ocorre
O ângulo é único para todas as superfícies limítrofes ◦ Ex.: ◦ Ar para água, ◦ Ar para vidro, ◦ Vidro para outro vidro ◦ É Chamado de ângulo crítico
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PROPAGAÇÃO DA LUZ ÂNGULO CRÍTICO No ângulo crítico
◦ A luz é refletida de volta da superfície ◦ Permanece dentro do meio mais denso
Numa fibra de material transparente
◦ Com um índice refrativo maior do que o material que o rodeia ◦ A luz será internamente refletida ◦ Enquanto o ângulo de incidência ◦ For maior do que o ângulo crítico.
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PROPAGAÇÃO DA LUZ ÂNGULO CRÍTICO Quanto maior for o ângulo crítico
◦ Uma proporção maior do sinal de luz será refratada para fora do material
É Desejado baixos valores para o ângulo crítico ◦ Para evitar a perda de energia luminosa
A refração da luz e ângulo crítico
◦ Permitir o funcionamento da fibra óptica
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PROPAGAÇÃO DA LUZ ABERTURA NUMÉRICA
◦ Nem toda luz que penetra no núcleo da fibra óptica satisfaz às condições de reflexão interna total
A luz incidi na separação entre a casca e o núcleo da fibra ◦ Com um ângulo maior que o ângulo limite ◦ Sendo refletida
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PROPAGAÇÃO DA LUZ O ângulo máximo com que um feixe de luz pode se propagar ◦ É chamado de ângulo de aceitação ◦ Os raios luminosos com inclinação superior ◦ Não são transmitidos pelo núcleo da fibra ◦ Penetram na casca onde são atenuados e se perdem A partir do ângulo de aceitação da fibra
◦ Define-se a abertura numérica (Numerical Aperture – NA)
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PROPAGAÇÃO DA LUZ A NA traduz a capacidade da fibra óptica de captar a luz
◦ Corresponde ao seno do ângulo máximo de aceitação da fibra óptica
Quanto maior a abertura numérica
◦ Maior é o ângulo para a reflexão total
Representada pelo ângulo formado entre um eixo imaginário e um feixe de luz incidente ◦ Permitindo a primeira reflexão
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PROPAGAÇÃO DA LUZ O cone de aceitação da fibra define um ângulo de admissão “a” ◦ Toda a radiação incidente é transmitida pela fibra
NA é a medida da capacidade da fibra óptica de captar e transmitir o sinal luminoso
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PROPAGAÇÃO DA LUZ Quanto maior for a NA
◦ Maior o ângulo de aceitação da fibra ◦ Maior a potência luminosa acoplada à fibra óptica
Em fibras multimodo apresentam uma maior abertura numérica em relação às fibras monomodo
◦ Permitindo o uso de sistemas mais baratos como o LED, VCSEL e LD para enlaces de curta distância
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PROPAGAÇÃO DA LUZ ABERTURA NUMÉRICA
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PROPAGAÇÃO DA LUZ REFRAÇÃO DA LUZ Quando um feixe de luz se propaga por um meio (e penetra em outro ◦ Uma parte dessa luz é refletida ◦ Outra sofre o efeito da refração
A refração consiste na
◦ Mudança da velocidade da luz ao passar de um meio para o outro
É em virtude desse fenômeno que
◦ Um objeto colocado dentro de um copo aparenta estar torto ◦ Numa piscina parece ser mais rasa do que realmente é
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PROPAGAÇÃO DA LUZ REFRAÇÃO DA LUZ O índice de refração é
◦ Uma medida indireta da velocidade de propagação da luz ◦ Um indicador da transparência do material ◦ Utilizado para calcular a diferença entre o ângulo de incidência e o ângulo de refração do feixe luminoso
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PROPAGAÇÃO DA LUZ PERFIL DE ÍNDICE DE REFRAÇÃO Corresponde a variação do índice de refração ao longo da estrutura da fibra óptica O vidro não é um material único
◦ Pode apresentar composições diferentes ◦ Cada uma delas com um índice de refração diferente ◦ A velocidade de propagação da luz dependa da composição do material
Um valor muito adotado para o índice de refração dos vidros é n = 1,5 As fibras ópticas são classificadas segundo suas características básicas de transmissão ◦ Ditadas pelo seu perfil de índice de refração ◦ Pela sua habilidade para conduzir um ou vários modos de propagação
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PROPAGAÇÃO DA LUZ PERFIL DE ÍNDICE DE REFRAÇÃO Na fibra óptica
◦ O índice de refração do núcleo é maior que o índice de refração da casca
A diferença entre os índices é representada pelo perfil de índices da fibra ◦ Obtida usando materiais dielétricos distintos ◦ Sílica, polímeros plásticos etc. ◦ Ou por meio de dopagens ◦ Materiais semicondutores na sílica
O tipo de material utilizado define às ◦ Frequências ópticas suportadas ◦ Níveis de atenuação correspondentes
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PROPAGAÇÃO DA LUZ PERFIL DE ÍNDICE DE REFRAÇÃO A característica mecânica das fibras ópticas (resistência e flexibilidade) ◦ Depende do material dielétrico ◦ Da qualidade dos processos de fabricação
Para calcular o índice de refração do material da fibra óptica, é utilizada a seguinte fórmula: 𝐶𝐶 𝑁𝑁 = 𝑣𝑣 ◦ 𝑁𝑁 = índice de refração do meio em questão ◦ 𝐶𝐶 = velocidade da luz no vácuo (3 × 108 𝑚𝑚/𝑠𝑠) ◦ 𝑣𝑣 = velocidade da luz no meio em questão
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PROPAGAÇÃO DA LUZ PERFIL DE ÍNDICE DE REFRAÇÃO
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COMPRIMENTO DE ONDA É a distância entre picos adjacentes em uma série de ondas periódicas Nas fibras as frequências dos sistemas de comunicações ópticas são referenciadas em termos de comprimentos de onda ◦ Para diferenciá-las de sistemas eletromagnéticos ◦ Representado pela letra grega lambda (λ)
Para definir o comprimento de onda (λ)
◦ Temos o produto da velocidade da luz no vácuo (2,997925 × 108 𝑚𝑚/𝑠𝑠) pelo inverso da frequência (f), segundo a equação: 𝑣𝑣 𝜆𝜆 = 𝑓𝑓 CAPACITAÇÃO FTTH CT CORNING - JOÃO PESSOA, PB - BRASIL
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COMPRIMENTO DE ONDA A luz consiste em um campo elétrico e um campo magnético que oscilam em frequências muito altas ◦ De 1014 𝐻𝐻𝐻𝐻
Amplitude desse campo varia conforme a taxa de frequência ◦ Se repete depois de um período de oscilação
Para as fibras ópticas
◦ Índice de refração varia com o comprimento de onda ◦ Velocidade de fase da onda também
Transmissores ópticos emitem luz em determinada faixa de comprimentos de onda ◦ Denominada largura espectral do transmissor ◦ Determinado pelo tipo de material e estrutura da fibra óptica
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Polarização As distribuições dos campos elétricos e magnéticos de um trem de ondas eletromagnéticas planas em um dado instante do tempo
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Polarização A onda se propagam na direção indicada pelo vetor k
◦ E e H são perpendiculares à direção de propagação ◦ Define uma onda plana ◦ As vibrações do campo elétrico são paralelas em todos os pontos da onda
Essa onda é linearmente polarizada ◦ Vetor campo elétrico em 𝒆𝒆𝑥𝑥
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Polarização Um feixe de luz comum consiste em muitas ondas eletromagnéticas transversais ◦ Possui uma variedade de sentidos ◦ Mais de um plano ◦ Chamado de luz não polarizada
Podemos representar qualquer direção
◦ Uma combinação paralela e outra perpendicular
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Polarização A luz não polarizada pode ser dividida em componentes polarizados separadamente
◦ Tanto pela reflexão em uma superfície não metálica ◦ Quanto pela refração da luz quando passa de um material dielétrico para outro
Quando um feixe de luz não polarizada incide em uma superfície não metálica ◦ Uma parte do feixe é refletida ◦ Outra é refratada para o vidro
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Polarização O feixe refletido é
◦ Parcialmente polarizado em um ângulo específico ◦ Conhecido como ângulo de Brewster ◦ Mas é completamente polarizada de forma perpendicular
O componente paralelo do feixe refratado ◦ Transmitido no vidro
A componente perpendicular é apenas parcialmente refratado
◦ A quantidade de luz refratada polarizada depende do ângulo
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Polarização Um polarizador é um material ou dispositivo que transmite apenas um componente da polarização ◦ Bloqueando as demais
Por exemplo:
◦ Uma luz não polarizada entra em um polarizador que tem um eixo de transmissão vertical ◦ Somente a componente de polarização vertical passa através do dispositivo ◦ É o caso de óculos de sol com lentes polarizadas ◦ Reduzir o brilho das reflexões parcialmente polarizadas da luz solar em superfícies de estrada ou água
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Polarização Um rotor de Faraday é um dispositivo que faz
◦ Rotacionar o estado de polarização (EDP) da luz que o atravessa de uma quantidade específica
Ex.:
◦ Um dispositivo popular gira o EDP no sentido horário em 45° ou um quarto do comprimento de onda
A rotação é independente do EDP da luz de entrada
◦ Mas o ângulo de rotação depende da direção na qual a luz passa através do dispositivo ◦ O processo de rotação não é recíproco
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Polarização Os cristais birrefringentes ou de dupla refração
◦ Possuem uma propriedade chamada de refração dupla ◦ Os índices de refração são ligeiramente diferentes ao longo de dois eixos perpendiculares do cristal
O dispositivo é conhecido como polarizador de cristal birrefringente (SWP)
◦ Divide o sinal de luz de entrada em dois feixes ortogonalmente (perpendicularmente) polarizados ◦ Raio ou feixe ordinário ou feixe-o ◦ Pois obedece à lei de Snell de refração na superfície do cristal ◦ Raio ou feixe extraordinário ou feixe-e, ◦ Refrata em um ângulo que se desvia da da forma padrão da lei de Snell
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Polarização Os cristais birrefringentes Cada componentes ortogonais de polarização é refratado em um ângulo diferente Ex.:
◦ A luz incidente não polarizada chega a um ângulo perpendicular à superfície do dispositivo ◦ O feixe-o pode passar diretamente através do dispositivo ◦ O feixe-e sofre um pequeno desvio angular ◦ Seguindo caminhos diferente através do material
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Polarização Os cristais birrefringentes
◦ Índices ordinários 𝑛𝑛𝑜𝑜 e extraordinários 𝑛𝑛𝑒𝑒 de alguns cristais birrefringentes comuns ◦ Que são usados nos componentes de comunicação ópticos e em suas aplicações
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MODOS Uma fibra óptica é um guia de ondas dielétrico ◦ Que opera nas faixa de frequências ópticas ◦ Possui forma cilíndrica
Confina a energia eletromagnética (luz) dentro de sua superfície ◦ E guia a luz em uma direção paralela ao seu eixo
As propriedades de transmissão são ditadas por suas características estruturais
◦ Possui um efeito na determinação de como um sinal óptico é afetado ao propagar-se ao longo da fibra
A propagação da luz num guia de ondas
◦ Pode ser descrita em termos de um conjunto de ondas eletromagnéticas
Denominado modos do guia de ondas Esses modos guiados são chamados ◦ Modos ligados ou confinados do guia de ondas
O modo é um padrão de distribuições de campos elétricos e magnéticos ◦ Se repete ao longo da fibra em intervalos iguais ◦ Apenas um número discreto de modos é capaz de propagar-se
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MODOS A configurações de guia de ondas óptico corresponde
◦ A um único cilindro dielétrico sólido de raio 𝒂𝒂 e índice de refração 𝒏𝒏𝟏𝟏 ◦ Conhecido como o núcleo da fibra
O núcleo é rodeado por um revestimento ou casca dielétrica
◦ Que tem um índice de refração 𝑛𝑛2 menor que 𝑛𝑛1 ◦ Serve para reduz a perda por dispersão resultante das descontinuidades do núcleo ◦ Acrescenta resistência mecânica e protege o núcleo da absorção de contaminantes superficiais
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MODOS O material do núcleo é um vidro composto de sílica de alta pureza (SiO2) ◦ Rodeado por uma casca de vidro
Depois é encapsulada em material plástico elástico e resistente à abrasão
◦ Dureza à fibra ◦ Isolando-a mecanicamente de irregularidades geométricas, distorções ou rugosidades das superfícies adjacentes ◦ Poderiam causar perdas por espalhamento induzidas por dobras microscópicas aleatórias ◦ Quando são incorporadas em cabos ou apoiadas por outras estruturas
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MODOS O material do núcleo dão origem aos tipos de fibras Primeiro caso
◦ Índice de refração do núcleo é uniforme ao longo de seu comprimento ◦ Sofre uma mudança brusca (ou degrau) na interface com a casca ◦ Esse tipo de fibra é denominado fibra de índice-degrau
No segundo caso
◦ Índice de refração do núcleo é feito para variar em função da distância radial a partir do centro da fibra ◦ É denomina fibra de índice-gradual CAPACITAÇÃO FTTH CT CORNING - JOÃO PESSOA, PB - BRASIL
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MODOS Aas fibras de índice-degrau e de índicegradual podem ser divididas nas classes ◦ Monomodo (ou modo único) ◦ Multimodo (ou múltiplos modo )
Na fibra monomodo existe apenas um modo de propagação Nas fibras multimodo podem conter centenas de modos
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MODOS As fibras multimodo oferecem uma série de várias vantagens
◦ Os raios maiores do núcleo das fibras multimodo tornam mais fácil enviar potência óptica ◦ Facilitam a conexão com conjuntos de fibras semelhantes ◦ Utilizam como fonte um diodo emissor de luz (LED) ◦ As fibras monomodo utiliza diodos laser
Os LEDs possuam menor potência de saída óptica que os diodos de laser ◦ São mais ◦ Fáceis de fazer ◦ Baratos ◦ Possuem circuitos menos complexos ◦ Além de ter vida útil mais longa
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MODOS Uma desvantagem das fibras multimodo é que elas sofrem de dispersão intermodal Resumidamente descrita como
◦ Quando um pulso óptico é enviado em uma fibra ◦ A potência óptica do pulso é distribuída por todos (ou pela maioria) dos modos da fibra ◦ Cada um dos modos viaja a uma velocidade ligeiramente diferente ◦ Isso significa que ◦ Os modos de um determinado pulso óptico chegam à extremidade da fibra em tempos ligeiramente diferentes ◦ Que permite que o pulso se espalhe no tempo à medida que viaja ao longo da fibra
O efeito pode ser reduzido pelo uso de um perfil graduado de índice de refração ◦ Permite uma largura de banda muito maiores (taxa de dados) ◦ Larguras de banda maiores são obtidas em fibras monomodo ◦ Em que os efeitos de dispersão intermodais estão ausentes
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MODOS Representação dos feixes ópticos Consideramos apenas um raio específico pertencente a um feixe coerente que representa um modo da fibra Os dois tipos de raio que podem se propagar são ◦ Raios meridionais ◦ Raios inclinados ou oblíquos
Raios meridionais
◦ Estão confinados aos planos meridianos da fibra ◦ Contêm o eixo de simetria da fibra (o eixo do núcleo) ◦ Apenas em um plano ◦ Desloca ao longo da fibra
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MODOS Raios inclinados ou oblíquos (skew rays) ◦ Não estão confinados em um único plano ◦ Trajetória helicoidal ao longo da fibra
Embora os raios inclinados representam uma boa parte de raios guiados
◦ O exame de raios meridionais é suficiente para a análise da propagação ◦ Mas a análise é incluída para estudo da capacidade da fibra de captar luz e das perdas de potência ao longo do guia de ondas
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MODOS O raio de luz entra no núcleo da fibra
◦ De um meio de índice de refração 𝑛𝑛 em um ângulo 𝜃𝜃0 (ao eixo da fibra) ◦ Atinge a interface núcleo-casca com um ângulo normal à interface 𝜙𝜙
Se atingir essa interface em um ângulo correto
◦ Sofrer uma reflexão interna total ◦ O raio meridional seguirá um caminho em zigue-zague ◦ Ao longo do núcleo da fibra e passará através do eixo do guia de após cada reflexão
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MODOS Com base na lei de Snell
◦ O ângulo mínimo ou crítico é dado por: 𝑛𝑛2 𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝜙𝜙𝑐𝑐 = 𝑛𝑛1 ◦ Esse ângulo permite a reflexão interna total
Os raios que atingem a interface em ângulos menor que 𝜙𝜙𝑐𝑐 ◦ Irão refratar para fora do núcleo ◦ Serão perdidos na casca da fibra ◦ Linha tracejada
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MODOS Aplicando a lei de Snell na interface ar-fibra
◦ Podemos relacionar com o ângulo máximo de entrada ◦ Corresponde ao ângulo de captação ou aceitação
Os raios com ângulos de entrada 𝜃𝜃0 menores que 𝜃𝜃𝐴𝐴 ◦ Sofrem reflexão interna total na casca
𝜃𝜃𝐴𝐴 define um cone de captação ou aceitação da fibra óptica ◦ Que define a abertura numérica (NA) ◦ Dada por: 𝑁𝑁𝑁𝑁 = 𝑛𝑛 sen 𝜃𝜃𝐴𝐴 = 𝑛𝑛12 − 𝑛𝑛22 1/2
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Atenuação e dispersão As características de transmissão através das fibras ópticas podem ser descritas essencialmente pelos fenômenos de atenuação e dispersão dos sinais transmitidos
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Atenuação e dispersão O fenômeno da atenuação está diretamente associado às perdas de transmissão ◦ Uma característica fundamental em todo meio físico
O fenômeno de dispersão permite caracterizar a capacidade de transmissão da fibra óptica Também são considerados outros fenômenos que interferem nos sinais através das fibras ópticas: absorção, espalhamento e perdas por curvaturas
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Atenuação e dispersão As características de transmissão através das fibras ópticas podem ser descritas essencialmente pelos fenômenos de atenuação e dispersão dos sinais transmitidos
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Atenuação e dispersão Atenuação
◦ É definida pela relação entre a potência luminosa na entrada da fibra e a potência luminosa na saída da fibra
Entre as principais causas estão: ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦
Absorção pelo material que compõe a fibra Irradiação devido a curvaturas Espalhamento pelo material Perdas por microcurvaturas Atenuações em emendas e conectores Perdas por acoplamento no início e no final da fibra
Os parâmetros que influenciam a atenuação global são: ◦ A qualidade de sua fabricação ◦ Comprimento de onda da luz guiada ◦ Grau de pureza do material utilizado
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Atenuação e dispersão Enlaces de fibras ópticas são limitados em comprimento pela atenuação e pela distorção de pulso Dispersão É o fenômeno que ocorre na propagação de campos eletromagnéticos em meios materiais ◦ Causando atrasos na propagação destes campos
Diferentes naturezas de interação causam diferentes efeitos de dispersão
◦ O fenômeno está associado ao fato de que os sinais podem ser transmitidos com velocidades diferentes ◦ Resultado dos diferentes atrasos de propagação dos modos que transportam a energia luminosa ◦ Resultando na distorção dos sinais transmitidos ◦ E impondo uma limitação na sua capacidade de transmissão
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Atenuação e dispersão Dispersão modal
◦ Os diferentes modos de propagação têm diferentes caminhos ópticos ◦ Levando a diferentes atrasos do sinal na fibra ◦ Resultam na dispersão modal ◦ Esta é a maior fonte de atraso nas fibras multimodo
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Atenuação e dispersão Dispersão cromática
◦ É o resultado da ação conjunta das dispersões modal e da guia de onda ◦ Refere-se ao atraso diferencial que os diversos componentes espectrais do pulso ou do sinal experimentam ◦ É a principal fonte de atraso em fibras monomodo
Dispersão dos modos de polarização
◦ Trata-se da variação de velocidade de propagação dos componentes de polarização e propagação ◦ É devida ◦ Aos efeitos de birrefringência da fibra ◦ Tensões ocorridas no processo de puxamento da fibra ◦ De imperfeições mecânicas no núcleo e nas interfaces núcleo-casca das fibras ◦ É um fator importante a ser considerado nos projetos de fibras monomodo para altas taxas de transmissão (acima de 2,5 Gbps) em longas distâncias CAPACITAÇÃO FTTH CT CORNING - JOÃO PESSOA, PB - BRASIL
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Atenuação e dispersão Absorção O vidro mesmo com elevado grau de pureza
◦ Absorve energia luminosa dentro de regiões específicas de comprimento de onda ◦ Causado a conversão da luzem calor pelas moléculas do vidro ◦ Os principais responsáveis são a Oxidrila (OH-) residual ◦ Elementos dopantes usados para modificar o índice de refração da fibra
A absorção ocorre em comprimentos de onda discretos ◦ 1.400 nm e acima de 1.600 nm
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Atenuação e dispersão Absorção intrínseca É causada pela interação da luz com um ou mais componentes do material da fibra ◦ Maior intensidade na faixa do ultravioleta ◦ Depende do material usado na composição da fibra ◦ Constitui-se no fator físico definindo a transparência do material
Considerando-se um processo de fabricação perfeito
◦ Sem impurezas, sem variações na densidade, homogeneidade do material etc. ◦ Absorção intrínseca estabelece um limite mínimo fundamental na absorção ◦ Para qualquer tipo de material usado
As perdas são inferiores a 0,003 dB/km ◦ Entre 1.300 nm e 1.600 nm.
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Atenuação e dispersão Absorção extrínseca É causada pela interação da luz com as impurezas do material Resulta da contaminação de impurezas durante seu processo de fabricação Ex.:
◦ A presença de íons do tipo Oxidrila (OH◦ Também chamado de atenuação pelo pico de água (WPA – Water Peak Attenuation)
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Atenuação e dispersão Absorção por defeitos estruturais Composição do material da fibra estar sujeita a imperfeições:
◦ Ex.: ◦ A falta de moléculas ou a existência de defeitos do oxigênio na estrutura do vidro
Este tipo de absorção é normalmente desprezível
◦ Em relação aos efeitos das absorções intrínsecas ou das impurezas do material
Mas quando uma fibra fica sujeita a uma radiação de alta intensidade
◦ Pode ocorrer alteração na estrutura atômica do material utilizado na sua construção ◦ As perdas podem ser significativas
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Atenuação e dispersão Absorção total É a somatória das perdas por:
◦ Absorção intrínseca ◦ Absorção extrínseca ◦ Absorção por efeitos estruturais
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Atenuação e dispersão Espalhamento Devido aos desvio de parte da energia luminosa na fibra pelos vários modos de propagação ◦ Em várias direções
A energia luminosa é convertida em modos e/ou comprimentos de onda ◦ Que não se propagam bem ao longo da fibra óptica
O espalhamento está sempre presente na fibra óptica
◦ Determina o limite mínimo de atenuação nas fibras de sílica na região de baixa atenuação
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Atenuação e dispersão Espalhamento Existem diferentes tipos de espalhamento: Rayleigh, Mie, Brillouin e Raman Rayleigh e Mie
◦ São mecanismos lineares de espalhamento causados pela transferência de potência ◦ De um modo guiado para modos vazados ou irradiados
Brillouin e Raman
◦ São mecanismos não lineares que implicam a transferência de potência luminosa ◦ de um modo guiado para mesmo modos ou para outros modos ◦ Em um comprimento de onda diferente ◦ Seus efeitos são significativos apenas em fibras monomodo
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Atenuação e dispersão Espalhamento de Rayleigh É originado em defeitos microscópicos na composição e na densidade do material ◦ Resultante do processo de fabricação da fibra ◦ ou em função de irregularidades próprias
Espalhamento de Mie Quando a radiação luminosa é espalhada por partículas
◦ Que os raios se aproximam ou excedem em até oito vezes o comprimento de onda da radiação ◦ O espalhamento não dependerá do comprimento de onda ◦ Pode ser observado quando as irregularidades da fibra apresentam dimensões comparáveis ao comprimento de onda da luz
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Atenuação e dispersão Espalhamento de Brillouin Originado por efeitos não lineares gerados por campos ópticos elevados transmitidos no núcleo da fibra ◦ Ocorre uma modulação da luz causada pela vibração das moléculas do meio
Espalhamento de Raman Efeito originado por níveis de potência ainda mais elevados que Brillouin ◦ Decorrentes da modulação do sinal óptico no núcleo da fibra
A transferência de potência ocorre principalmente na direção de propagação
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Atenuação e dispersão Perdas por curvaturas Quando a luz encontra curvaturas na fibra óptica
◦ Alguns raios de luz podem formar um ângulo inferior ao ângulo crítico e sair da fibra ◦ Causando perda de potência
Elas podem ser
◦ Macroscópicas ◦ Causadas por uma dobra ◦ Microscópicas ◦ Por pequenas ondulações entre a interface da casca e o núcleo CAPACITAÇÃO FTTH CT CORNING - JOÃO PESSOA, PB - BRASIL
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Atenuação e dispersão Macrocurvaturas Os raios das curvaturas são grandes se comparados com o diâmetro da fibra Ex.:
◦ Quando se enrola um cabo óptico em carretel para transporte ◦ Por dobra para contornar um canto ou uma esquina
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Atenuação e dispersão Microcurvaturas Dobras microscópicas aleatórias do eixo da fibra
◦ Os raios de curvatura são próximos ao raio do núcleo da fibra
Quando as fibras são enroladas em carretéis
◦ Pequenas irregularidades no suporte podem causar microcurvaturas ◦ Que podem afetar a integridade do material e causar atenuação
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Atenuação e dispersão Microcurvaturas No caso de fibras ópticas multimodo
◦ As perdas por microcurvaturas são irrelevantes e independentes do comprimento de onda ◦ Em fibras monomodo as perdas aumentam significativamente a partir de certos comprimentos de onda
Podem ser resolvidos utilizando-se a construção de cabo chamada loose
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CABOS DE FIBRA ÓPTICA Os cabos de fibras ópticas são a base para o crescimento das novas redes de comunicação Os cabos ópticos são categorizados pelo ◦ Ambiente ◦ Cabos para uso interno ou externo ◦ Tipo de acondicionamento ◦ Pela função a que se destinam
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CABOS DE FIBRA ÓPTICA A construção de cabos ópticos se dá em várias etapas ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦
Com a reunião de diversos elementos Aplicação de capas protetoras Enchimentos Encordoamentos Tudo executado com a utilização de equipamentos em processos industriais Efetuando-se a amarração das fibras em torno de elementos de apoio e tração
Nas aplicações em redes externas
◦ É necessário oferecer à fibra óptica uma proteção adicional por meio de um processo construtivo conhecido como buffering
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CABOS DE FIBRA ÓPTICA O processo de buffering pode ocorrer de duas formas ◦ Solto (ou loose) – Para uso externo ◦ Firme (ou tight) – Para uso interno
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CABOS DE FIBRA ÓPTICA Mais utilizados em redes externas apresentam a seguinte constituição física Elemento central em aço revestido ou poliéster reforçado (aramida)
◦ Suporta a estrutura do cabo e serve de elemento tensor nas fases de fabricação e instalação
Tubos de proteção – Sobre o elemento central são posicionadas as fibras e os elementos de enchimento, pode ou não ser aplicada uma barreira contra a umidade Elemento de preenchimento – Sob o conjunto, os espaços vazios são totalmente ocupados pela introdução de geleias sintéticas, evitando a entrada de umidade no cabo Revestimento – O revestimento final é feito com material plástico aplicado por extrusão (normalmente PVC) Proteção adicional – Como proteção extra, um elemento de reforço mecânico, tal como armadura convencional, ou uma fita de aço longitudinal e corrugada (cabos em aplicações diretamente enterradas), ou ainda tensor exterior (metálico ou não), se o cabo se destina à instalação aérea CAPACITAÇÃO FTTH CT CORNING - JOÃO PESSOA, PB - BRASIL
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CABOS DE FIBRA ÓPTICA Podemos resumir a estrutura básica de um cabo óptico como composta de: ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦
Núcleo (corresponde à fibra óptica) Casca (envolve o núcleo da fibra) Cobertura da casca (revestimento de acrilato colorido) Tubo de proteção (tubo de transporte ou tubete) Proteção adicional contra tração (fios de aramida) Elemento de tração (bastão de kevlar) Capa externa de polímero (PVC e outros) ◦ Geralmente é construída com PVC (policloreto de polivinila) ou em polietileno ◦ O PVC não propaga chama (aplicações internas) ◦ O polietileno é resistente a intempéries (aplicações externas)
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ESTRUTURA LOOSE TUBE Apresentam as fibras ópticas acondicionadas no interior de tubos plásticos ◦ Conhecidos como tubos loose, tubos de transporte ou tubetes ◦ Proporcionam a primeira proteção às fibras ópticas ◦ Isolando-as das tensões mecânicas do cabo
No interior dos tubos plásticos
◦ É acrescentado um material de preenchimento ◦ Gel sintético ou silicone ◦ Proporciona uma maior proteção contra variações de temperatura e proteção extra contra a entrada de água e contra os choques mecânicos
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ESTRUTURA LOOSE TUBE Existe também o “cabo seco”
◦ Que no lugar do gel sintético utiliza compostos com características hidroexpansíveis ◦ As normas de cabeamento recomendam o uso deste tipo de cabo em instalações de redes internas
Se chama de unidade básica
◦ O conjunto formado pelas fibras ópticas no interior de cada tubo loose e seu material de preenchimento
Possui um elemento de tração constituído de kevlar ◦ dá sustentação e rigidez mecânica ao conjunto
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ESTRUTURA LOOSE TUBE Esta estrutura é interessante para cabos ópticos
◦ São submetidos a elevadas tensões durante o processo de instalação ◦ Ou para operação em redes aéreas e submarinas em longas
Apresentando como características: ◦ ◦ ◦ ◦
Maior proteção contra variações de temperatura Maior proteção contra umidade Aplicação ideal Restrições ◦ Não é recomendado para ambientes internos ◦ Apresentarem gel de preenchimento derivado de petróleo, que é propagante a chamas
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ESTRUTURA LOOSE TUBE Pode ser subdividida nos seguintes tipos:
◦ Loose tube ◦ Os tubos de transporte são preenchidos com 2 a 12 fibras ◦ Apresentam como vantagem um menor custo em cabos de baixa contagem ◦ Core tube ◦ O tubo de transporte tem um diâmetro maior, podendo receber alta contagem de fibras (acima de 12) ◦ Apresenta como vantagens ◦ menor custo por fibra, ◦ maior facilidade na decapagem ◦ menor diâmetro externo do cabo ◦ Ribbon ◦ As fibras são dispostas em forma de fitas agrupadas em conjuntos de 12, dentro de um tubo central de preenchimento CAPACITAÇÃO FTTH CT CORNING - JOÃO PESSOA, PB - BRASIL
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ESTRUTURA TIGHT BUFFER O acrilato é o revestimento primário mais usado
◦ Também proporciona alguma resistência à flexão para as fibras ópticas
A estrutura apresenta ainda um revestimento secundário ◦ Em plástico ou poliéster aplicado diretamente sobre a fibra
As fibras estão em contato direto com a estrutura do cabo
◦ E submetidas diretamente às tensões mecânicas nele aplicadas
O modo compacto apresenta dimensões menores ◦ Com 0,9 mm, 2 mm e 3 mm de espessura
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ESTRUTURA TIGHT BUFFER Algumas das aplicações para esse tipo de cabo são: ◦ ◦ ◦ ◦ ◦
Aplicações interedifícios (subterrânea) Sistemas de cabeamento primário interno (entre pisos) Distribuição secundária, utilizando calhas ou canaletas Instalação em dutos congestionados Cordões de manobras e cordões de testes
Recebem um revestimento primário colorido de acrilato ◦ Resina acrílica usada na fabricação de tintas
E um revestimento extra de material plástico ◦ Revestimento secundário
Podendo receber elementos de tração e capa externa individual, ou global CAPACITAÇÃO FTTH CT CORNING - JOÃO PESSOA, PB - BRASIL
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ESTRUTURA TIGHT BUFFER Cada fibra óptica com revestimento secundário
◦ É denominada de elemento óptico ◦ São reunidos em torno de um elemento de tração
Esse cabo foi um dos primeiros a ser utilizados nas redes de telecomunicações Atualmente são mais empregados em aplicações internas em curtas distâncias e onde se faz necessária a conectorização
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ESTRUTURA TIGHT BUFFER A estrutura tight apresenta as seguintes características: Flexibilidade
◦ O revestimento adicional protege as fibras contra microdobras que podem ocorrer na passagem em infraestruturas apertadas ou com muitas curvas ◦ Apresenta menor raio de curvatura para cabos com baixo número de fibras.
Manuseio
◦ Permite manuseio mais simples no lançamento e instalação de conectores dentro de distribuidores ópticos e na montagem de cordões de manobra
Aplicações
◦ Ambientes internos onde a passagem dos cabos exige maior proteção contra microdobras
Restrições
◦ Utilização restrita para instalações externas que apresentam condições muito severas ou longas CAPACITAÇÃO FTTH CT CORNING - JOÃO PESSOA, PB - BRASIL
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CABO DROP AUTOSSUSTENTADO Trata -se de um tipo de cabo óptico tipo loose
◦ Para uso externo que possui um elemento de sustentação metálico em aço galvanizado ◦ Conhecido como “mensageiro” ◦ Que confere resistência mecânica e facilidade de fixação em redes aéreas
O interior do cabo drop é constituído por:
◦ Tubo loose contendo entre 1 a 12 fibras ópticas ◦ Um reforço estrutural de material dielétrico (elemento de tração) ◦ Tudo protegido por uma capa externa de material polimérico resistente a intempéries, geralmente polietileno
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CORDÃO ÓPTICO São cabos de fibra óptica pré-conectorizados em ambas as extremidades ◦ ◦ ◦ ◦
Tipo tight Uso interno Com uma ou duas fibras ópticas Os tamanhos dos cordões podem variar de 1 m até 20 m ou sob encomenda
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CORDÃO ÓPTICO Cabos com revestimento na cor
◦ Azul indicam que a fibra utilizada é monomodo ◦ Laranja a fibra utilizada é multimodo
São utilizados como cabos de conexão na interligação de dispositivos ópticos, painéis e equipamentos de testes, estações de trabalho e pontos de rede em telecomunicações
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CORDÃO ÓPTICO Para conectar um cabo de fibra óptica a um painel de terminação óptico
◦ É necessário que se instale um conector apropriado na extremidade de cada fibra do cabo ◦ Que seja emendada uma extensão óptica ◦ Conhecida como cordão pigtail ◦ Um cabo monofibra que possui conector óptico em apenas uma de suas extremidades
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DROP LOW FRICTION De baixo atrito É constituído por fibra óptica monomodo com baixa sensibilidade à curvatura Pode ser usado em ambientes internos ou externos Possui revestimento externo em material termoplástico ◦ Não propagante a chamas ◦ Protege o cabo contra a ação dos raios UV
O cabo drop low friction é um tipo de cabo figura oito ◦ Possui uma construção bastante compacta
Este cabo é indicado para aplicações em redes FTTx
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ARMORED Apresenta uma proteção metálica adicional com um tubo corrugado Tem como vantagem garantir uma melhor proteção em ambientes agressivos ◦ e proteção contra roedores
Podendo ser enterrado diretamente no solo
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OPGW O cabo OPGW (Optical Ground Wire)
◦ É um modelo com a função de para-raios ◦ Com um núcleo de fibra óptica ◦ Para instalação em torres de transmissão de energia de altatensão
Consiste em um cabo de transmissão de energia elétrica Contendo em seu interior uma unidade central com as fibras ópticas ◦ Normalmente até 144 fibras ◦ Montadas em estrutura loose
As vantagens deste cabo são a diminuição dos custos de instalação
◦ Um único cabo realiza duas funções: transmissão de energia elétrica e transmissão de dados. CAPACITAÇÃO FTTH CT CORNING - JOÃO PESSOA, PB - BRASIL
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CABOS SUBMARINOS O cabo óptico submarino é um tipo especial
◦ Recebe proteção mecânica adicional ◦ Própria para instalação sob a água ◦ Usualmente, dispõe de alma de aço e isolamento e proteção mecânica especiais
Os cabos submarinos permitem espaçamento entre repetidores em torno de 60 km
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CABOS ÓPTICOS
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IDENTIFICAÇÃO DAS FIBRAS ÓPTICAS O revestimento primário de acrilato que colore a fibra óptica ◦ Serve como a primeira proteção para o cabo óptico
É usado também para identificar as fibras
◦ Um código de cores ◦ Baseado nas 12 cores usadas na cobertura de plástico
Também pode ser usada para identificar unidades (grupos de fibras ou tubos soltos) No padrão ABNT
◦ A unidade básica 1 é chamada de “piloto” ◦ A apresenta coloração verde ◦ A unidade básica 2 é chamada de “direcional” ◦ Apresenta coloração amarela ◦ As unidades básicas 3 em diante seguem a sequência do direcional e apresentam a coloração branca CAPACITAÇÃO FTTH CT CORNING - JOÃO PESSOA, PB - BRASIL
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IDENTIFICAÇÃO DAS FIBRAS ÓPTICAS São apresentados os códigos de cores usados para identificação de estruturas com fibras ópticas ◦ De acordo com o padrão brasileiro da Anatel ◦ E padrão americano TIA/EIA-598-A
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IDENTIFICAÇÃO DAS FIBRAS ÓPTICAS São apresentados os códigos de cores usados para identificação de estruturas com fibras ópticas ◦ De acordo com o padrão brasileiro da Anatel ◦ E padrão americano TIA/EIA-598-A
Para a coloração das capas dos cabos ópticos ◦ A TIA/EIA-598-A define o seguinte ◦ Cor laranja é usada em os cabos ópticos multimodo ◦ Cor azul-claro é usada em os cabos monomodo
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IDENTIFICAÇÃO DAS FIBRAS ÓPTICAS O quantitativo de fibras e de tubos loose segundo o número de fibras que compõem o cabo óptico
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IDENTIFICAÇÃO DAS FIBRAS ÓPTICAS Identificação dos grupos de looses por número de fibras Pode sofrer algumas alterações em função do fabricante do cabo ◦ Que pode adotar alguma forma de “montagem” proprietária
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FIM
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