O que são e quais são as janelas de transmissão em uma fibra óptica?

Devido às suas propriedades, as fibras ópticas não transmitem sinais de uma forma eficaz em todos os comprimentos de onda, somente em alguns intervalos, conhecidos como janelas de transmissão. Hoje em dia, normalmente, são utilizadas os comprimentos de onda de 850 nm, 1310 nm (O-band), 1560 nm (C-band) e 1625 nm (L-band).

Nos sistemas de comunicação, os canais de transmissão é o meio através do qual o sinal é transmitido. Como citado anteriormente, em comunicações ópticas, o meio utilizado é a fibra óptica. A fibra óptica consiste em um filamento de vidro (sílica) por onde o sinal óptico é enviado. Ela possui duas regiões com diferentes índices de refração, uma chamada casca e outra núcleo.

A casca tem um índice de refração menor que o núcleo, permitindo a reflexão interna total da luz, ou seja, ela impede que a luz “escape” da fibra. Existem várias formas de produzir as fibras ópticas, podendo essa diferença de índice de refração ser gradual ou degrau.

Qualidade de sinal para os canais de transmissão

A qualidade do sinal recebido na outra ponta da fibra pode depender de vários critérios. Os mais básicos são a qualidade da fibra e a curvatura do cordão óptico. Se a curvatura for muito grande, o sinal pode ser absorvido pela casca ou mesmo refletido para a fonte. Os fabricantes buscam constantemente melhorar os processos de produção para aumentar a qualidade da fibra e reduzir as quantidades de água e impurezas presentes estabelecendo a qualidade dos canais de transmissão.

Outro critério muito importante para permitir que a transmissão seja melhor é a escolha do comprimento de onda. Essa escolha deve ser feita de modo a permitir maiores tráfegos a maiores distâncias e minimizar a perda do sinal na transmissão prejudicando os canais de transmissão . A perda de sinal durante a transmissão é conhecida como atenuação.

A atenuação no vidro é causada por dois efeitos: absorção e espalhamento. A absorção ocorre em alguns comprimentos de onda chamados banda de água, e é provocada pela presença de vapor de água no vidro. O espalhamento ocorre por conta do choque entre a onda transmitida e átomos ou moléculas presentes no material, e é altamente dependente do comprimento de onda, pois quanto maior o comprimento, menor será o espalhamento. O gráfico a seguir mostra a atenuação com relação ao comprimento de onda.

A atenuação nas fibras ópticas muda conforme o comprimentos de onda. Assim, são buscadas as janelas de transmissão onde ela é menor. Nas fibras monomodo G-652B havia uma alta atenuação próximo a 1390nm. Com o desenvolvimento de novas tecnologias de fabricação, foi resolvido esse problema com as fibras G-652D.

O comprimento de onda de 850nm é melhor otimizado para transmissão multimodo (MMF) em curtas distâncias, enquanto os comprimentos de 1310nm e 1550nm são mais adequados para transmissão monomodo (SMF) a grandes distâncias.

Para as fibras multimodo OM5 existe uma janela de transmissão de 850nm a 953nm focadas em atender novos módulos, principalmente de 200G e 400G, utilizando o Shortwave Wavelength Division Multiplexing (SWDM). São 4 janelas de transmissão em 850nm, 880nm, 910nm e 940nm com 20nm em cada uma das janelas.

Tanto lasers quanto LEDs são utilizados para transmissão de sinal via fibra. Lasers são mais usados para os comprimentos de onda de 1310nm e 1550nm, enquanto LEDs são usados para transmissão em 850nm.

Temperaturas de Operação

               Todo equipamento eletrônico ou mecânico necessita que o ambiente esteja adequado a alguns parâmetros de temperatura mínima e máxima. Esses parâmetros são ditos como temperatura de operação do equipamento. Esses limites são definidos de acordo com a aplicação e a função de cada dispositivo. Fora dessas fronteiras, o equipamento não funcionará da forma desejada.

               A maioria dos equipamentos são produzidos seguindo as seguintes temperaturas de operação:

• Comercial: 0° a 70°C
• Industrial: -40° a 80°C
• Militar: -55° a 125°C

               A temperatura de operação comercial é adequada para uso no dia a dia em ambientes fechados e com temperatura controlável. A temperatura industrial é mais indicada para ambientes abertos ou onde não há controle da temperatura. A temperatura militar é utilizada somente para aplicações aeroespaciais e militares.

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