FIBRAS Op

 

República de Angola Ministério Da Educação Educação Instituto Médio Privado de Tecnologia (IMPTEL)

Tema: Fibra Ótica

Classe: 12° Turma: ET12BM Sala:15 Curso: Eletrónica e Telecomunicações Telecomunicações Grupo N° 3 Docente:  ______________   __________ ____ 

Luanda 2022 19

 

INTEGRANTES Kiami Djavan Andelson Cawende Ricardo da Silva Leonardo Neto Pedro Bango Pedro Pascoal

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LISTA DE ABREVIAÇÕES CWDM  (Coarc (CoarceWa eWave velen lenght ght Div Divisi ision on Multip Multiplex lexing ing)) multip multiplex lexado adores res por divisã divisãoo por  comprimento de onda grosso. WDM (Wavelenght Division Multiplexing, ou Multiplexação por Divisão de Comprimentos de onda). DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing ou multiplexação densa por comprimento de onda)

FO (Fibra Ótica).

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Lista de Ilustraçõe Ilustraçõess

  Capa 1 (Apresentação) / página 15 ((Tipos Tipos de fibras Óticas)

  Página 9 (Cara (Característica) cterística) / Página 17 (Pa (Parr trançado vs. Fibra ótica)

Página 9 (Característica)

Página 10 (Funcionamen (Funcionamento) to)

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ÍNDICE INTRODUÇÃO....................................................................................................................................6 DESENVOLVIMENTO ......................................................................................................................7 Surgimento da Fibra Óptica............................................................................................................8 Característica da Fibra Óptica........................................................................................................9 Funcionamento...............................................................................................................................10 Transmissão................................................................................................................................11 Para que serve.............................................................................................................................12 Vantagens e desvantagens..........................................................................................................13 Tipos de fibras Ópticas..................................................................................................................15 Diferença entre a fibra multimodo e monomodo.....................................................................15 Fibra Monomodo (SM)..............................................................................................................16 Característica do Monomodo:...................................................................................................16 Fibra Multimodo (MM).............................................................................................................16 Característica do Multimodo:...................................................................................................16 Diferença entre fibra óptica e par trançado.................................................................................17 CONCLUSÃO....................................................................................................................................18

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INTRODUÇÃO   As fibras óticas são filamentos flexíveis fabricados em materiais transparentes como fibras de vidro ou plástico e que são utilizadas como meio de propagação da luz. Transmitem sinais sin ais de luz com bai baixa xa ate atenua nuaçã çãoo (pe (perda rda de pot potênc ência ia de sin sinal) al) por lon longas gas dis distân tância cias, s, fornecendo largura de banda quase ilimitada. As fibras óticas são geralmente muito finas, com apenas alguns micrômetros de espessura (10-6 m), mas podem ter vários quilômetros de compri com prime mento nto.. Ess Essaa tec tecnol nolog ogia ia pe permi rmite te que pro proved vedore oress de ser serviç viços os de tel telec ecomu omunic nicaç ação ão enviem voz, dados e vídeo a taxas cada vez maiores.

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DESENVOLVIMENTO

Fenômenos ondulatórios   Ante Antess começar começarmos mos com os principa principais is ponto e dese desenvol nvolvimen vimento to deste presente presente trabalho trabalho iremos fazer uma breve menção aos fenômenos ondulatório. Fenômenos Fenôme nos ond ondula ulatór tórios ios são com compo porta rtamen mentos tos que as ond ondas as pos possue suem m ao esb esbarr arrar ar co com m obstáculos ou ao mudar de meio.  As ondas eletromagnéticas são passiveis a sofrer qualquer tipo de fenómeno ondulatório tais como: Reflexão, refracção  e difração.  

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Reflexão: Ocorrerá a reflexão sempre que uma onda atingir determinadas superfícies e voltar a se propagar no meio de origem. A onde refletida manterá a velocidade, frequência e comprimento de onda iguais ao da onda incidente. Refr Re frac acçã ção: o: A refração refração  oc ocor orre re qu quan ando do a on onda da um umaa on onda da mu muda da o se seuu me meio io de  propagação. Cada meio possui uma dificuldade diferente de passagem da onda. Meios mais difíceis (como o vidro) possuem índices de refração (N) maiores que meios nos quais a ondadireção passa com mais facilidade (como o ar). Como há frequência a mudança permanece de meio, suaa velocidade, e comprimento de onda mudam, mas sua mesma (pois só depende da fonte que emite a onda). Difração:  A difração ocorre quando ndo a ond ondaa enc encont ontra ra um obs obstác táculo ulo e co conse nsegue gue ocorre qua  propagar-se através através de uma abertura abertura ou contornando contornando o obstáculo. obstáculo.

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Surgimento da Fibra Ótica  No an o de 1 87 0, o f ís i co i ng lê s Jo nh Ty nd al l f oi o pr im imei ei ro ci en entt i st staa a  pr ov ar qu e a lu z não nã o er a al algo go “i “ind nd ob r áv el ”, r et etil il í ne a e co ns t an te at atéé a et eter er ni nidd ade, ad e, como era pensado por todos naquele tempo. Para provar a sua hipótese, ele realizouu uma experiên realizo experiência cia simples: colocou uma lanterna dentro de um recipiente recipiente cheio de água, águaa, sua comtrajetória um orifício num dosselados, pelo qual é água escorria e aopaco luz acompanhava curva como tivesse sido dobrada. Mas fo Mas foii só oi oito to déca década dass ma mais is tard tarde, e, em 19 1952 52,, qu quee às pe pesq squi uisa sass do fí físi sico co indiano Narinder Singh Kapany, levariam à invenção da fibra ótica. Ele buscava um material que tivesse o menor índice de refração. Quanto maior a diferença entre os índices de refração e menor o ângulo limite, toda luz que entrasse seria refletida em todos os ângulos possíveis. Mas ele tinha outro desafio. Precisava aprisionar a luz dentro do material, para que ela só saísse na outra extremidade, independente do formato do tubo. Depois da descoberta do físico Jonh a fibra passou a ser u sada quando surgiu o primeiro cabo cabo subma submarin rinoo de fib fibra ra ópt óptica ica int interc ercont ontine inenta ntal,l, co começ meçou ou a operar operar em 198 1988, 8, e tinha tinha capacidadee para 40.000 conversas telefônicas simultâneas, usando tecnologia digital. capacidad que cortam os oceanos do nosso planeta hoje têm a capacidade 200a milhõesOsdecabos circuitos telefônicos. Tecnologias como WDM (CWDM e DWDM) para fazem multiplexação (transmitir várias comunicações diferentes ao mesmo tempo através de um único canal físico) de vários comprimentos de onda em um único pulso de luz chegando a taxas de transmissão de 1,6 Terabits por segundo em um único par de fibras. Sem esses cabos  pelo oceano a fora, você não se comunicaria com pessoas de outro país, continente, a sua comunicação seria restrita a uma área física muito pequena, em comparação ao alcance da fibra óptica. Assim após três anos de pesquisas, em 1955, Kapany cunhou a expressão fibra ótica e  patenteou a invenção. Mas ele só enxergava sua criação com utilidade para o campo da medicina. A comunicação com fibra óptica tem suas raízes nas invenções do século XIX. Um dispositivo denominado Fotofen convertia sinais de voz em sinais ópticos utilizando a luz do sol e lentes montadas em um transdutor que vibrava ao entrar em contato com o som. A fibra ótica se tornou mais prática durante os anos 60 com o surgimento das fontes de luz de estado sólido (raio lazer e os LEDs) e das fibras de vidro de alta qualidade livres de impurezas. Os cabos de fibra óptica estão fortemente presentes em todo o nosso dia a dia, sustentam boa parte da internet, foram desenvolvidos com base na propriedade de guiamento da luz, que, por sua vez, só acontece por conta do princípio de reflexão total. . Ao incidir luz sobre determinada superfície, três coisas distintas podem acontecer: 1. A luz luz é aabs bsor orvi vida da;; 2. A lu luzz é rrefrat efratada, ada, ou seja, seja, atrav atravessa essa o meio; meio; 3. A luz luz é rref efle leti tida da..

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Característica da Fibra Ótica As fibras ópticas consistem, geralmente, de um núcleo central cilíndrico e transparente tr ansparente de vidro puro, o qual é envolvido por uma camada de material com menor índice de refração (fator que viabiliza a reflexão total). Ou seja, a fibra óptica é composta por um material com maior índice de refração (núcleo) envolto por um material com menor índice de refração (casca). Ao redor da casca ainda há uma capa feita de material plástico necessária para  proteger o interior contra contra danos mecâ mecânicos. nicos. A luz é transmitida pela fibra por meio do fenômeno da reflexão total da luz. luz. Quando a luz incide na superfície de separação entre dois meios com diferentes índices de refração, refração , na direção do maior para o menor índice, com ângulos de incidência superiores a um ângulo específico denominado ângulo crítico, crítico, a refração refração   é impedida e o raio de luz é totalmente refletido.

O núcleo da fibra óptica possui índice de refração maior que o da casca, assim, quando a luz é incidida, sempre com um ângulo superior ao ângulo crítico, ela sofre sucessivas reflexões totais, o que a faz caminhar por toda a extensão do material.

As fibras óticas também podem propagar mais de uma cor, ou comprimento de onda , em seu interior. Esse processo, chamado de multiplexação, permite que mais informações sejam transmitidas simultaneamente ao longo de uma única fibra óptica, como os dados de internet, telefone e televisão, algo que não pode ser feito nos cabos convencionais, como aqueles feitos de cobre, largamente utilizados para transferência de dados. Ao serem emitidos diferentes comprimentos de onda no interior de uma fibra óptica, as cores tendem a se misturar, formando assim um feixe branco, em razão da síntese aditiva das cores. Dessa forma, nos terminais desse tipo de cabo óptico, utiliza-se uma espécie de  prisma capaz de dispersar a luz, separando as diferentes cores e exibindo, assim, o seu espectro discreto, característico de cada comprimento de onda.

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Funcionamento A transmissão da luz pela fibra segue um princípio único, independentemente do material usado ou da aplicação: é lançado um feixe de luz numa extremidade da fibra e, pelas características ópticas do meio (fibra), esse feixe percorre a fibra por meio de reflexões sucessivas. A fibra possui no mínimo duas camadas: o núcleo (filamento de vidro) e o revestimento (material eletricamente isolante). No núcleo, ocorre a transmissão da luz propriamente dita. A tr tran ansm smis issã sãoo da luz luz de dent ntro ro da fibr fibraa é po poss ssív ível el gr graç aças as a uma uma di dife fere renç nçaa de índice índice de refração entre refração  entre o revestimento e o núcleo, sendo que o núcleo possui sempre um índice de refração mais elevado, característica que aliada ao ângulo de incidência do incidência do feixe de luz,  possibilita o fenômeno da fenômeno da reflexão total total.. Ou seja, a luz é mantida no núcleo através de reflexão interna total. Isto faz com que a fibra funcione como guia de onda, transmitindo luz entre as duas extremidades.

Representação de dois raios de luz se propagando dentro de uma fibra ótica. Nessa imagem percebe-se o fenômeno da reflexão total no feixe de luz "a".  Índice de refração r efração da casca  Índice de refração do núcleo  Ângulo de incidência (em relação à normal)  Ângulo de refração (em relação à normal)  Ângulo máximo em que ainda ocorre refração

Transmissão 19

 

Mesmo confinada a um meio físico, a luz luz transmitida  transmitida pela fibra óptica proporciona o alca alcanc ncee de tax taxas as de transm transmiss issão ão  (veloc (velocida idade des) s) elevad elevadíss íssima imas, s, da ordem ordem de 109 a 1010 bits por  bits por segundo segundo (cerca  (cerca de 40 Gbps), com baixa taxa de atenuação atenuação por  por quilômetro. quilômetro. Mas a vel veloc ocida idade de de tra transm nsmiss issão ão tot total al pos possív sível el ain ainda da não foi alcan alcançad çadaa pelas pelas tec tecnol nolog ogias ias existentes. Como a luz se propaga no interior de um meio físico, sofrendo ainda o fenômeno de reflexão reflexão,, ela não consegue alcançar a velocidade de propagação no vácuo, vácuo, que é de cerca de 300.000 km/s. Para transmitir dados pela fibra ótica, são necessários equipamentos especiais, que contêm um componente fotoemissor, que pode ser um diodo emissor de luz ou luz  ou um diodo laser . O fot fotoem oemiss issor or co conve nverte rte sin sinais ais elétricos  elétricos em pu puls lsos os de lu luzz qu quee re repr pres esen enta tam m os valores digitais digitais   binários  binários (0 e 1). 1). Tecnolo nologgias ias como WDM  WDM fa fazzem a multiplexação de multiplexação de vários comprimentos de onda onda em  em um único pulso de luz, chegando a taxas de transmissão de 1,6 terabits terabits por  por segundo em um único par de fibras. Com a explosiva evolução das comunicação, motivadas pela necessidade de aumento de capacidade de tráfego de voz, vídeo e dados de alta velocidade, constantemente nos deparamos com novos conceitos em tecnologias em termo de meios de transporte das informações. É nessa ideia que surge a fibra óptica, que garante nível elevado de fiabilidade a nível de transmissão de sinais e dados, voz e vídeo. Cabos de fibra óptica estão substituindo fios de cobre para aumentar a velocidade de transmissão de informação digital. Estes cabos são feixes de "fios de vidro" extremamente  puros que foram revestidas em duas camadas de plástico reflexivo. Uma fonte de luz é ligada e desligada rapidamente a uma extremidade do cabo de transmissão de dados digitais. A luz viaja através dos fios de vidro e de forma contínua reflete fora do interior dos revestimentos  plásticos espelhados espelhados em um pprocesso rocesso conh conhecido ecido como re reflexão flexão total interna. Sistemas baseados em fibra óptica pode transmitir bilhões de bits de dados por  segundo, e eles podem até mesmo levar vários sinais ao longo da mesma fibra usando lasers de cores diferentes. Esses cabos são tão finos quanto um fio de cabelo humano que carregam a informação digital ao longo de grandes distâncias. A transmissão da luz pela fibra segue um princípio único, independentemente do material usado ou da aplicação: é lançado um feixe de luz numa extremidade da fibra e, pelas características ópticas do meio (fibra), duas esse feixe percorre a fibra por meiodedevidro) reflexões sucessivas. A fibra possui no mínimo camadas: o núcleo (filamento eo revestimento (material eletricamente isolante).

Para que serve

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As fibras Ópticas são geralmente usadas para: 

Transmissão de dados: As fibras ópticas podem ser usadas para transmitir dados de internet, telefone, televisão, redes, rádio etc.

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Obtenção de imagens: As fibras ópticas podem ser usadas para obter imagens de lugares de difícil acesso, uma vez que a luz pode ser refletida em seu interior por  grandes distâncias.

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Sensores: Por meio das fibras ópticas, é possível construir uma grande variedade de sensores capazes de variações sensíveis de temperatura, pequenas deformações em sólidos, frequências de luz, polarização da luz.

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Outra possibilidade de uso desse material é o diagnóstico por imagens, feito, por  exem exempl plo, o, no exam examee de endo endosc scop opia ia.. Ness Nessee ex exam ame, e, uma uma fibra fibra óp ópti tica ca es espe peci cial al é introduzida, juntamente com uma fonte de luz, no estômago, proporcionando imagens que são utilizadas para detectar o estado do órgão. órgão.

Vantagens e desvantagens 19

 

Vantagens 

Velocidade de transmissão:  A maior parte dos cabos de fibra óptica usados no mundo é capaz de transmitir 40 Gbit/s (Gigabits por segundo – 109 bits/s), entretanto, atualmente existem tecnologias que são capazes de transferir até 1 Pbit/s (Petabit por  segundo – 1015 bits/s).

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Resistência a interferências eletromagnéticas eletromagnéticas:: Os cabos de fibra óptica são feitos de materiais dielétricos, e a propagação da luz no interior desses materiais não sofre interferência por ondas eletromagnéticas externas.

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Baixa atenuação de sinal: Diferentemente dos cabos condutores, as fibras ópticas conseguem transmitir informações com pequenas perdas: cerca de 0,2 dB/km (0,2 decibels – unidade de intensidade da energia carregada pela onda).

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Fácil instalação: os cabos de fibra óptica, por possuírem diâmetros menores do que os cabos de cobre e por serem mais flexíveis, são considerados mais fáceis de transportar  e manipular, tornando a instalação mais fácil e rápida para os profissionais. Por conta disso, a implantação chega a ser 70% mais barata e os custos de manutenção chegam a ser 80% menores.

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Vida útil: Esse tipo de cabos tem uma vida útil muito longa, estimada em mais de 100 anos de uso contínuo.

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Espaço: Em razão da sua taxa de transferência de dados, os cabos de fibra óptica ocupam espaços muito menores do que os cabos convencionais.

Desvantagens 19

 

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Aplicação:  Os cabos de fibra óptica são subterrâneos ou sempre conectados ao chão.

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Fragilidade: Os cabos de fibra óptica são sensíveis e podem se romper mais facilmente que os cabos de cobre, além disso, não são tão maleáveis quanto cabos metálicos.

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Distâncias: Apesar de absorverem pouca luz, os cabos de fibra óptica que cobrem grandes como aquelesdaque são submarinos, de sinaisdistâncias, para reforçar as perdas intensidade da luz. precisam de muitos repetidores

Tipos de fibras Óticas 19

 

Hoje existem vários tipos de comunicações espalhadas pelo mundo, e para atendê-las a fibra óptica possui dois tipos principais de cabo que são :  Monomodo e Multimodo. O tipo Monomodo é usado para sinais de grandes distâncias, possui um manuseio difícil e exige muita técnica, além do seu custo elevado. Utilizado para comunicações com redess loca rede locais, is, o sist sistema ema Multimod Multimodoo tem diâmetr diâmetroo maio maiorr e assim, assim, é pos possível sível transitar transitar mais de um sinal através de lasers e LEDs.

Diferença entre a fibra multimodo e monomodo

Fibra Monomodo (SM) Já a fi fibr braa mo mono nomo modo do,, po poss ssui ui um nú núcl cleo eo be bem m meno menor, r, va vari rian ando do en entr tree 8 e 10 micrômetros, normalmente 9µm, com diâmetro do revestimento em 125µm. Por isso, a  propagação da luz ocorre de forma direta, o que promove mais segurança na transmissão de dados, já que existe menos possibilidades que eles sejam corrompidos ou vazados. Al Além ém diss disso, o, a fib fibra ra mo mono nomo modo do atin atinge ge di dist stân ânci cias as be bem m maio maiore ress em re rela laçã çãoo a multim mul timodo odo,, po porr iss issoo é mai maiss ind indica icada da para para áre áreas as extern externas, as, sendo sendo ba basta stante nte utiliz utilizada ada por  empresas de telefonia já que é possível alcançar maiores distâncias, e maior banda.

Característica do Omnímodo:       

Permite o uso de apenas um sinal de luz pela fibra; Tem núcleo de 8 a 9 μm e casca de 125 μm; Alcance limitado de 4km para cabeamento estruturado; Dimensões menores que os outros tipos de fibras; Maior banda passante por ter menor dispersão; Utiliza comprimentos de ondas de 1.310 ou 1550 nm; Geralmente é usado laser como fonte de geração de sinal.

Fibra Multimodo (MM)

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A principal diferença entre a fibra multimodo e monomodo é o diâmetro do núcleo. A multimodo possui um núcleo mais largo, por isso a luz propaga-se de forma mais dispersa, diminuindo a velocidade da transmissão. tr ansmissão. O di diâm âmet etro ro do nú núcl cleo eo de um umaa fibr fibraa mu mult ltim imod odoo po pode de va vari riar ar em 62 62,5 ,5 ou 50 micrômetros, com diâmetro do revestimento em 125µm. Por isso, em alguns cabos/patch cords, pode-se encontrar a informação do tipo de fibra através do código 62,5/125µm ou 50/125µm. A fibra multimodo alcança distâncias menores, quando comparado a monomodo, geralmente até 2km, porém a distância máxima pode variar de acordo com o fabricante. Sendo mais indicada para ambientes internos.

Característica do Multimodo:      

Tipo mais comum em cabeamentos primários inter e intra edifícios; Tem núcleo de 50 ou 62,5 μm (equivale à milésima parte do milímetro) e casca de 125μm; Permite o uso de fontes luminosas de baixa ocorrência tais como LEDs (mais baratas); Alcance limitado 2km parao cabeamento Diâmetros grandesdefacilitam acoplamentoestruturado; de fontes luminosas e requerem pouca  precisão nos conectores; Muito usado para curtas distâncias pelo preço e facilidade de implementação pois a longa distância tem muita perda.

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Diferença entre fibra óptica e par trançado A principal diferença na comparação de um cabo de fibra óptica e um de par trançado é a ve velo loci cida dade de da tran transf sfer erên ênci ciaa da dass info inform rmaç açõe õess e a au ausê sênc ncia ia de in inte terf rfer erên ênci cias as eletromag elet romagnétic néticas. as. Exis Existem tem pesq pesquisa uisadores dores e espe especial cialistas istas em trans transferên ferência cia de dados dados que conseguiram enviar 100 Tb por segundo através de fibra óptica. O fator mais preocupante dos cabos de par trançado é a interferência eletromagnética, que em ambientes industriais são de grandes quantidades. Por fim, para os mais curiosos fica um vídeo mostrando como é feito a fibra óptica.

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CONCLUSÃO Sintetizando, Sintetiza ndo, as Fibras Ópticas de uma forma surpreendente viram revolucionar o mundo das TIC’s de maneira que, o tempo de um download se antes das FO fazia 5h, hoje  pode chegar a fazer fazer somente 1h isso dependendo dependendo do peso do ficheiro, ficheiro, e com isso a cada dia as informações circulam muito mais rápido e com eficiência.

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Bibliografia

https: https://pt.wik //pt.wikipedia. ipedia.org org

www. www.ofic oficina inadan danet. et.com. com.br br (Víd (Vídeo) eo) www.google.com.pt

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