Classificação das fibras ópticas/Características de desempenho das fibras ópticas

Classificação de fibras ópticas

① Classificação por modo de transmissão:

O modo de propagação em uma fibra óptica é a forma do campo eletromagnético, ou campo óptico (HE), presente na fibra. Os diferentes formatos de campo são o resultado de múltiplas reflexões e interferências no guia de ondas óptico. Os diferentes modos são discretos e descontínuos. Como é necessário que uma onda estacionária seja estável numa fibra óptica, a sua presença resulta nas diferentes formas do campo óptico na secção transversal da fibra, ou seja, nos diferentes pontos de luz. Se houver apenas um ponto, essa fibra é chamada de fibra monomodo; se houver mais de dois pontos, é chamada de fibra multimodo.

② Dividido pelo diâmetro do coração:

★50/125(μm) fibra multimodo de variação lenta.

★62.5/125(μm) Fibra multimodo reforçada com escurecimento lento

★8.3/125(μm) Fibra monomodo de escurecimento lento

③ Pela distribuição do índice de refração do núcleo da fibra:

★ Índice Progressivo de Fibra (SIF);

Fibra com Índice Gradiente (GIF);

★ fibras anulares (fibras anelares);

★ Fibra tipo W

Fibras multimodo

Em um determinado comprimento de onda operacional (850nm/1300nm), vários modos são transmitidos em uma fibra óptica, chamada fibra multimodo. Este tipo de fibra tem um diâmetro de núcleo relativamente grande (50 a 80 µm) e um diâmetro de 125 µm. Fibras multimodo com índice de refração gradual exibem uma mudança abrupta entre o núcleo e o revestimento, enquanto fibras multimodo com índice de refração gradual exibem uma mudança gradual entre o núcleo e o revestimento. Os primeiros estão limitados a cerca de 50 Mbit/s e os últimos a 1 Gbit/s. No caso de fibras com índice de refração graduado, o índice de refração diminui do núcleo para fora. A luz viaja mais rápido em materiais com índice de refração mais baixo. A luz, portanto, viaja mais rápido no material externo do que no núcleo. O resultado final é que toda a luz tende a chegar ao mesmo tempo. Porém, esta correção ainda tem um limite de distância.

Devido à dispersão ou aberração, este tipo de fibra apresenta pior desempenho de transmissão, banda de frequência mais estreita e menor capacidade de transmissão em distâncias mais curtas.

Fibras monomodo
As fibras monomodo transmitem apenas o modo primário, o que significa que a luz é transmitida apenas ao longo do núcleo interno da fibra. Como a dispersão modal é completamente evitada, as fibras monomodo têm uma ampla banda de transmissão e, portanto, são adequadas para comunicações de fibra óptica de alta capacidade e longa distância. Essas fibras possuem um núcleo pequeno (7 a 1µm), que força a luz a viajar ao longo do cabo em um caminho único e reto, ao contrário da reflexão multipercurso encontrada nas fibras multimodo. Contudo, outra forma de dispersão, chamada dispersão, é problemática (ver abaixo). A fonte de luz usual é um laser. Este tipo de fibra é complexo de implementar, mas oferece maior capacidade de comunicação e maiores distâncias de transmissão.

As especificações da fibra indicam o diâmetro do núcleo e do revestimento em frações. Por exemplo, o tipo mínimo recomendado para FDDI (Fiber Distributed Data Interface) é fibra multimodo de 62,5/125 µm. O diâmetro do revestimento deve ser o mesmo ao conectar as fibras, porque os conectores geralmente combinam o diâmetro do núcleo com o diâmetro do revestimento.

As fibras multimodo de refração progressiva e de refração gradiente estão normalmente disponíveis em tamanhos de núcleo de 50, 62,5 ou 100 µm. Eles têm refração progressiva e um diâmetro de bainha de 125 µm.
As fibras monomodo estão normalmente disponíveis com diâmetros de núcleo de 7 a 10 µm e diâmetros de revestimento de 125 µm.
A ITU definiu uma série de recomendações que descrevem as propriedades geométricas e de transmissão de fibras multimodo e monomodo. 

Quatro das recomendações mais importantes estão listadas abaixo.

A recomendação G.651 da ITU aborda fibras multimodo de refração graduada com diâmetro de núcleo normal de 50 µm e diâmetro de revestimento normal de 125 µm.
O ITU G.652 trata de NDSF monomodo (fibra deslocada sem dispersão), que compunha a maioria dos cabos de fibra óptica instalados na década de 1980. E a transmissão ocorre na faixa de l310nm, onde a dispersão do sinal é mínima. A fibra G.652 suporta as seguintes distâncias e taxas de dados: 2,5 Gbps em 1 km, 000 Gbps em 1 km e 60 Gbps em 40 km.　
O padrão ITU G.653 aborda fibras monomodo com dispersão deslocada. Essas fibras usam uma abordagem de projeto que visa “deslocar” a faixa de comprimento de onda para a região de minimização de dispersão de 550 nm. Nesta faixa, a atenuação também é minimizada, permitindo que as distâncias dos cabos sejam estendidas.　
ITUG.655 discute fibras monomodo NZ-DSF (fibra deslocada com dispersão diferente de zero), que usam propriedades de dispersão para suprimir o crescimento de mistura de quatro ondas. A fibra NZ-DSF suporta sinais de alta potência e distâncias mais longas, bem como canais DWDM (WDM denso) pouco espaçados com taxa de transferência de lOGbps ou superior. Suporta as seguintes distâncias e taxas de dados: 2,5 Gbps para 6000 km, 10 Gbps para 400 km e 40 Gbps para 25 km.
O padrão G.655 é o mais recente desenvolvimento em fibras ópticas. Em particular, o padrão G.655 é otimizado para a operação de cabos de fibra óptica de longa distância, como cabos WDM e cabos submarinos. Utiliza dispersão, o que dá bons resultados. A dispersão ajuda a reduzir os efeitos da mixagem de quatro ondas (FWM). Este efeito ocorre em sistemas DWDM quando três comprimentos de onda são misturados e o quarto comprimento de onda resultante se sobrepõe e interfere no sinal original.

Com o DWDM, uma única fibra pode transmitir vários milhares de circuitos λ. Um circuito λ é um subcomprimento de onda específico de luz na janela óptica. Possui todas as funções de um único circuito. λ é implementado usando multiplexação por divisão de frequência. Cada λ pode ser pensado como uma cor específica de luz infravermelha transmitida a uma taxa de 800Gbit/s ou mais. Por exemplo, o PowerMux da Avanex pode colocar mais de 2,5 canais em uma única fibra com um intervalo de XNUMX GHz entre os canais. Como cada fibra pode ter vários milhares de λs, também é conveniente para as empresas de comunicações alugar comprimentos de onda inteiros de fibra para empresas. Consulte “Redes de fibra óptica”. A alternativa ao DWDM é a nova tecnologia de modulação de fibra, que melhora a funcionalidade das fibras existentes. Sistemas de modulação de fibra óptica. A fibra óptica FDM fornece acesso a toda a largura de banda da fibra.

Características de desempenho da fibra óptica
Certas características da fibra óptica limitam o seu desempenho. Fibras de diferentes fabricantes podem variar nessas características. Os principais fatores limitantes do desempenho são a atenuação e a difusão.