Comunicações Ópticas

Comunicações Ópticas

1-Introdução

As comunicações ópticas despertaram interesse principalmente por suplantar os sistemas mais tradicionais em fator de atenuação e largura de banda, que são dois parâmetros fundamentais para a avaliação de um sistema de telecomunicações. 

O fator de atenuação estabelece a distância máxima de transmissão sem necessidade de repetidores ou siste­mas capazes de recuperar o nível do sinal. A largura de banda fixará a máxima freqüência de modulação permitida, em caso de sistemas analógicos, ou a taxa máxima de transmissão, no caso dos sistemas digitalizados, sem necessidade da restauração da forma dos pulsos.

Assim, em várias partes do mundo, destinaram-se altos investimentos no aperfeiçoamento e na criação de componentes, equipamentos e sistemas para o emprego da luz em comunicações que exigissem grandes larguras de faixa ou altas taxas de transmissão.

O aperfeiçoamento de diversos modelos de laser, a partir dos anos 60, e das fibras ópticas de baixas perdas, ao final da década de 1970, pode ser citado como importante marco para implementar enlaces longos, com elevadas taxas de modulação, utilizando frequências portadoras milhares de vezes maior do que as das faixas de microondas. Como conseqüência, em todos os países, a ampliação da rede de comunicações ópticas em ritmo muito acelerado tornou-se um fato notável. Os projetos e os investimentos resultaram em entroncamentos nacionais e internacionais para a transmissão simultânea de sinais de voz, vídeo e dados na modulação de um feixe óptico de grande intensidade e alta pureza espectral. Para tanto, selecionaram-se valores de comprimentos de onda que fossem mais adequados ao meio de transmissão. 

As soluções pioneiras empregavam a luz infravermelha em torno de 850nm, e com pouco tempo identificou-se o comprimento de onda de l,3um com vantagens de apre­sentar pequena atenuação e pequena dispersão quando se propagar em fibras ópticas à base de sílica. Despertou interesse também o comprimento de onda de l,55um, no qual a fibra apresenta perda ainda menor e permite o uso de amplificadores especiais capazes de amplificar o próprio feixe de luz. Esse equipamento é construído com um tipo especial de fibra dopada com érbio e garante a compensação das perdas que ocorrerem na transmissão.

1.1-Termos utilizados nas comunicações ópticas

Expressões e especialidades, tais como: optoeletrônica, eletroóptica, eletrônica quântica, eletrodinâmica quântica, óptica integrada, fibras ópticas, óptica não-linear e outras, passaram a fazer parte do uso cotidiano e referem-se a algum tipo de estudo, de aperfeiçoamento ou de aplicações de fontes controladas de luz, tais como vários tipos de laser e de diodos emissores de luz. Um termo mais abrangente, capaz de cobrir os diferentes segmentos de interesse dentro desta área, envolvendo dispositivos que operam a partir de fluxo de fótons tem sido conhecida como fotônica. 

Nesta área, incluem-se estudos sobre como os fótons são gerados, como operam e interagem com o meio de propagação, estudos sobre o controle de fontes ópticas, as formas de atuação sobre a intensidade luminosa e suas aplicações, o desenvolvimento de componentes e dispositivos para inúmeros empregos, etc. Algumas subáreas têm mostrado evoluções marcantes. Devem ser destacadas as que envolvem dispositivos eletroópticos e optoeletrônicos, componentes de óptica integrada, dispositivos que usam interações acustópticas e magnetoópticas, processos e equipamentos para transmissões de elevadas taxas com modulações do feixe óptico, executadas de forma direta ou após sua emissão pela fonte, e um conjunto de técnicas e procedimentos que conduziram ao aperfeiçoamento e ao uso de novos materiais. Nos dias de hoje, utilizam-se incontáveis componentes e sistemas especializados para vários processamentos do feixe óptico e uma das aplicações de maior alcance prático envolve os modernos enlaces de comunicações de alta capacidade.

Fonte: página 17 e 18 do Livro "Comunicações Ópticas" de José Antônio Justino Ribeiro 4° edição

2-Conceitos físicos envolvendo as ondas eletromagnéticas

As experiências mostram que as ondas eletromagnéticas são compostas por um campo elétrico e um campo magnético, relacionados entre si através de um conjunto de leis da teoria eletromagnética. 

O processo para geração de uma onda deste tipo pode ser uma corrente elétrica que esteja variando no tempo, como, por exemplo, a corrente vinda de uma fonte alternada e circulando através de um condutor qualquer. A onda eletromagnética assim gerada terá a mesma freqüência da corrente da fonte e é a situação típica da irradiação produzida por uma antena. 

Moléculas e átomos excitados também emitem ondas eletromagnéticas em uma faixa enorme de frequências. Por exemplo, o aquecimento do hidrogênio em uma temperatura muito alta faz com que os dois átomos de suas moléculas entrem em vibração, adquirindo um movimento harmônico simples. Com isso emitem onda eletromagnética numa freqüência da ordem de l,3xl0^14Hz.

A origem da onda eletromagnética pode ser também a partir de transições de elétrons entre níveis de energia dos átomos. Quando os elétrons passam de um estado de energia mais alto para um nível inferior, a correspondente diferença é irradiada sob a forma de uma onda eletromagnética. Este processo é bastante explorado na fabricação de fontes ópticas como os laseres e os diodos emissores de luz.

Existem ainda as emissões na faixa de raios X, causadas pelo impacto de elétrons dotados de altas velocidades em um anteparo metálico. Outras formas de emissão, como os raios gama, são originados de forma espontânea pelos núcleos de átomos radioativos, como o urânio, o rádio e outros materiais.

Figura 1- Onda Eletromagnética transversal

disponível em: http://www.guia.heu.nom.br/ondas.htm

2.1-Frente de onda ou superfície equifásica

----EM CONSTRUÇÃO----

Fonte: página 68 á 107 do Livro "Comunicações Ópticas" de José Antônio Justino Ribeiro 

4° edição