Camada Física: Meios de transmissão guiados. Meios de transmissão guiados Fibra óptica

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1 Alan Menk Santos Camada Física: Fibra Óptica Mas afinal de onde veio essa ideia de transmitir dados no vidro? Isso é coisa de Extraterrestre! 1

2 O termo Fibra Óptica foi usado pela primeira vez em 1956 pelo Dr. Kapany, que fazia parte da equipe do Laboratório da Bell (USA). Na época (medos dos anos 60) eles sabiam explicar o que seria a fibra óptica, mas não tinham tecnologia para frabricá-la. Em 1970 foi fabricada a primeira fibra óptica (e patentearam) chamando-a de Guia de Fibra Óptica (A Atenuação foi de 20dB por KM), atendendo os requisitos mínimos citado pelos pesquisadores. Já em 1975 foi instalado para a Polícia de dorset, na Inglaterra o primeiro link de fibra Óptica, fora dos laboratórios. Em Dezembro de 1988, foi inaugurada a primeira Rede Óptica Internacional, pelo lançamento do Cabo Óptico Submarino TAT 8, usando Laser de 1,3 micrômetros em Fibra Monomodo. No início de 1991, a NTT (Nippon Telegraph and Telephone Corporation) no Japão, demonstrou a transmissão de Solitons, através de um milhão de kilometros de Fibra Óptica. Mais de trinta anos se passaram, desde a fabricação da primeira Fibra Óptica, e neste ano mais de 80 % de todo tráfego do mundo, é escoado através de Fibras Ópticas, sendo a sua utilização cada vez maior. A Energia Eletromagnética pode se apresentar das formas mais diversas. A Luz é uma delas. A Luz é constituída por fótons, que viajam, no vácuo absoluto, a uma Velocidade (Cvac) de 2, x 10 8 m/s (metros por segundo). Define-se como Comprimento de Onda (lambda), cuja unidade, será definida por nós como nm (nanômetros) ao produto da Velocidade (Cvac) pelo inverso da Freqüência (f) cuja unidade, será definida como GHz, segundo a equação abaixo: Comprimento de onda = Velocidade da Luz Frequência λ = c / f 2

3 Saímos de 56 Kbps para 1 Gbps; Evoluímos 125 vezes em cada década!; Reduzimos para quase zero a taxa de erros; Já na música... 3

4 Mais avanços da Hoje estamos comercialmente com 50Gbps; Próximos de alcançar 100Gbps (Testes realizados em laboratórios em uma única fibra); Aplicações da Fibra ótica Fiber Channel; Rede telefônica; Cabos Submarinos; Televisão por Cabo; Sensores (aplicações industriais, médicas, automóveis e até militares); Acesse: 4

5 Aplicações da Fibra ótica Vestidos? Sistema de transmissão óptico é baseado em 3 componentes básicos: Fonte de Luz; Meio de Transmissão; Detector; 5

6 Composição: Nucleo (Vidro); Interface/Revestimento Interno (Vidro); Capa protetora (Plástico); Fonte de Luz; Um pulso de luz indica um bit 1, e a ausência de luz representa bit zero; 6

7 Detector Gera um pulso elétrico, quando entra em contato com a luz. Detector Imagine que você queira enviar o facho de luz de uma lanterna através de um longo corredor reto. Basta apontá-lo diretamente na direção do corredor: a luz viaja em linha reta, então isso não é um problema. Mas e se o corredor virar à esquerda ou à direita? Você poderia colocar um espelho na curva para refletir o facho de luz e dobrar a esquina. Mas e se o corredor for muito sinuoso, com múltiplas mudanças de direção? Poderia revestir as paredes com espelhos e ajustar o ângulo do facho de modo que ele refletisse de um lado para outro ao longo do corredor. Isso é exatamente o que acontece em uma fibra óptica. 7

8 Teste Prático 8

9 Região da Radiação Luminosa Unidade Exemplo Raios Cósmicos Espectro Eletromagnético ZHz Raios Gama EHz Raios X Luz Ultravioleta PHz Luz Visível THz Luz Infravermelha Radar 10 9 GHz 10 8 FM e TV 10 7 Ondas Curtas 10 6 MHz AM Região da Radiação Luminosa Região da Radiação Luminosa O gráfico ao lado nos mostra as fontes de luz utilizadas nas Fibras Ópticas possuem comprimentos de onda, acima de 850 nm, ou seja, na Região de Radiação Infravermelha, que é invisível ao olho humano. *nm (nanômetros): = Comprimento de Onda 9

10 Região da Radiação Luminosa Fibras Ópticas Fibras Multimodo X Monomodo 10

11 Fibras Multimodo Fibras Ópticas Tipo: Multimodo Distância: Até 2 KM Sensibilidade à Temperatura: Insignificante Custo: Baixo Custo Fonte de Luz: Geralmente possuem LEDs ( nm) ou VCSELs (tipo de laser mais simples e barato com operação em 850 nm* ou 1300 nm*) *nm (nanômetros): = Comprimento de Onda Fibras Monomodo Fibras Ópticas Tipo: Monomodo Distância: ~ 1000 KM (Submarinas) / ~ 40KM ( Sistemas de telefonia regionais, acesso e serviços de TV a cabo) Sensibilidade à Temperatura: Substancial Custo: Dispendioso Fonte de Luz: Laser semicondutor 11

12 Fibras Ópticas Formas de estarem conectadas: Conectores; Mecânica; Fusão; Fibras Ópticas Conectores Perdem de 10% a 20% da luz, porém, facilitam a reconfiguração de sistemas. 12

13 Fibras Ópticas Mecânica São alinhadas cuidadosamente por profissionais. Se bem feito haverá uma perda de 10% da luz. Fibras Ópticas Fusão A fusão é tão boa quanto uma fibra sem emendas. Porém há uma pequena atuação (0.80dB). 13

14 Fibra Óptica Jamais olhe diretamente na extremidade da fibra óptica ou de conectores. A radiação luminosa que a fibra transporta não é visível, é altamente concentrada e intensa. Causa danos irreversíveis e permanentes ao olho humano. Pequenos pedaços do Núcleo da Fibra são potencialmente perigosos, pois podem ser mais afiados que agulhas e penetrar nos dedos, debaixo das unhas, ou ainda podem aderir a pele e ser transportados aos olhos, boca, nariz, etc. Cabos de Fibra Óptica que apresentam elementos de tração de materiais como Kevlar ou similares, deve se evitar inspirar próximo a fragmentos destes materiais, pois por serem extremamente leves, podem ser inalados e se alojar nos pulmões. Fibras Ópticas X Fios de Cobre A fibra pode ser empregada a longas distâncias sem necessidade de repetidores (50/100km), já fios de cobre no máximo 5 km; A fibra não sofre com interferência eletromagnética ou quedas de energia; Não sofre com a ação corrosiva de alguns elementos quimicos que pairam no ar, se tornando uma boa opção para ambientes industriais; A fibra é leve e fina (o pessoal da telefonia gosta disso), Mil pares de par trançado em 1 KM pesa 8 Toneladas, já em fibra 100 Kg; Fibra é mais seguro. Voce já ouviu falar em Gato de Fibra? ; O par trançado é mais resistente, a fibra é muito sensível; A fibra requer especialistas e o emprego de equipamentos caros, já o par trançado não; O valor da fibra é muito maior que o par trançado;// 14

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