A fibra óptica é um guia de onda de forma cilíndrica, sendo assim, a luz caminha, dentro do núcleo, por reflexões sucessivas. Quanto aos materiais utilizados, a fibra pode ser de vidro ou plástico, mas a grande maioria é feita de sílica de vidro ( SIO2 ).
Nas fibras de vidro, para se obter dois elementos com índice de refração ligeiramente diferentes, é utilizada a dopagem com impurezas com flúor, B O 2 3 , GeO2 ou P O 2 5 , e a principal matéria para a sílica é a areia de alta pureza (KEISER,2014).
As fibras de plástico são empregadas para curtas distâncias. Existem diferenças físicas na fibra, devido a sua composição e à geometria, que nos fazem classificá-las em três tipos:
- Fibra Monomodo.
- Fibra Multimodo de índice-degrau.
- Fibra Multimodo de índice-gradual.
A característica que define se a fibra é multimodo ou monomodo é o número de modos de propagação. Os modos de propagação são os caminhos que a luz pode tomar dentro do núcleo, e o que definirá essa quantidade de caminhos é o diâmetro do núcleo da fibra. A característica que define se o índice é degrau ou gradual é o índice de refração.
A fibra de índice-degrau possui um núcleo composto de um material que possui o índice de refração constante, por isso, quando passa para a casca, sofre uma mudança brusca (degrau). A fibra de índice-gradual tem índice de refração variável, que diminui do centro do núcleo até os limites do núcleo com a casca.
As fibras mais utilizadas em Telecomunicação são as Monomodo, que permitem atingir maiores distancias com menor atenuação.
A abertura numérica (NA) é o ângulo máximo que um feixe de luz pode formar com o centro do núcleo e, ainda, propagar-se por reflexão.
–> Fibras Multimodo (MM — Multi Mode) e, por isso, possuem uma dispersão modal muito pequena, o que facilita as transmissões a longa distância. Em Telecom, onde trabalhamos com longas distâncias, utilizamos Fibras Monomodo. As Fibras Multimodo são utilizadas mais em redes locais internas com bandas entre 770–910 nm, as quais são chamadas comprimentos curtos de onda.
–> Com Fibras Monomodo (SM – Single Mode), reduzimos o tamanho do núcleo para que o diâmetro tenha o comprimento pouco maior ao do comprimento de onda da luz utilizada. Dessa forma, podemos utilizar comprimentos de ondas maiores com menor atenuação do sinal. Pode parecer estranho, mas 850 nm foi considerado a primeira janela, porque, no passado, os cabos ópticos possuíam uma absorção óptica em 1000 nm, em virtude de moléculas de água.
Mediante grandes esforços, os fabricantes conseguiram retirar as impurezas da fibra, causando uma redução da atenuação entre 1260–1675 nm (comprimento de onda longo). Em telecomunicações com Fibras Monomodo, utilizamos bastante a primeira e a segunda janela, às vezes, no mesmo sistema ou, até mesmo, na mesma fibra, utilizamos uma janela para transmissão e outra para recepção. Essa duas Janelas são chamadas Banda O (ao redor de 1310 nm) e Banda C(ao redor de 1550 nm).
As transmissões em fibras ópticas são feitas dentro do comprimento de onda do infravermelho, devido ao comportamento de atenuação da fibra ser diferente em diversos comprimentos de onda. O ITU padronizou seis bandas espectrais para uso em comunicações por fibra óptica nos comprimentos de onda de 1260 nm a 1675 nm (KEISER, 2014).
Desta forma, as Fibras Monomodo apresentam uma largura de banda que é da ordem de 10 a 100 GHZ,
devido à baixa dispersão modal e à atenuação que varia de 0,2 dB/KM a 0,5 dB, em função do comprimento de onda. A dispersão é baseada no fato de que comprimentos de onda diferentes se propagam com velocidades diferentes no interior da fibra, e isso causa interferência Intersimbólica, pois existe uma tendência de alargamento do pulso óptico, dificultando a distinção de o pulso recebido ser 1 ou 0.
A dispersão Modal não é relevante em Fibras Monomodo, pois existe, apenas, um modo de
transmissão como vimos.
A dispersão Cromática, nas Fibras Monomodo, é um fator existente, mas é um fenômeno estável e pode ser calculado. É formado por dispersão do material e dispersão do guia de onda, que dependem do índice de refração do material.
A dispersão de modo de Polarização (PMD) é a propriedade fundamental que devemos considerar na Fibra Monomodo, e ela ocorre pela assimetria no diâmetro do núcleo, fazendo ele não ser circular, durante o processo de fabricação, por torções ou, ainda, dobras nas fibras dos cabos ópticos.
REF: _ KEISER, G. Comunicações por Fibras Ópticas. 4. ed. São Paulo: AMGH, 2014.
