Quais os principais mecanismos que contribuem para a atenuação em fibras ópticas?

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• Qual é a principal causa para atenuação do sinal em fibra óptica?
• O que é atenuação na fibra óptica?
• O que causa a atenuação?
• Quais os elementos da rede causam atenuação do sinal em uma rede FTTH?

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de fibras 
ópticas com novos materiais. Esses novos materiais que incluem, principalmente, 
calcogenitas e fluoretos de zircônio e de outros metais pesados, oferecem 
possibilidade de perdas intrínsecas extremamente baixas na região de 1,6 a 10mm, 
dando origem a classe das fibras infravermelho médio. 
A tecnologia das fibras operando no infravermelho médio é ainda bastante 
experimental, com as perdas efetivas muito acima do mínimo teórico. Além disso, 
essas fibras apresentam-se, no caso de operação em comprimentos de onda curtos, 
mais frágeis e caras (o processo de purificação dos novos materiais é mais 
complexo) do que as de sílica. Assim sendo, embora uma das principais motivações 
no desenvolvimento desse tipo de fibra seja a possibilidade de sistemas de 
comunicações de longa distância sem repetidores, como cabos submarinos, com 
fibras monomodo, as fibras do infravermelho médio atual são do tipo multimodo 
índice degrau, utilizadas principalmente na transmissão de potência luminosa de 
laser para corte em aplicações cirúrgicas e industriais. 
 
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Capítulo 8 - Características de transmissão da fibra óptica 
 
As características de transmissão de uma fibra óptica podem ser descritas 
essencialmente pelas suas propriedades quanto à dispersão dos sinais por ela 
transmitidos. A atenuação está diretamente associada às perdas de transmissão, 
uma característica fundamental em todo tipo de suporte de transmissão. O fenômeno 
de dispersão, por sua vez, permite caracterizar a capacidade de transmissão de uma 
fibra óptica, expressa pela taxa de transmissão (em bits por segundo) ou pela banda 
passante em (hertz), respectivamente, nos casos de sistemas digitais ou analógicos. 
8.1 - Atenuação 
Impacta na distância máxima de transmissão. Entre as causas mais 
importantes citam-se a absorção pelo material, irradiação devido a curvaturas, 
espalhamento pelo material (linear e não linear), perdas por modos vazantes, perdas 
por microcurvaturas, atenuações em emendas e conectores, perdas por acoplamento 
no início e no final da fibra. As perdas de transmissão em sistemas ópticos são 
avaliadas pela atenuação que o link oferece, que é a redução da intensidade do sinal 
entre a potência de saída e de entrada. 
A absorção pelo material é provocada pelo meio físico de transmissão, que no 
caso da fibra é a sílica. Os parâmetros que influenciam na atenuação global da fibra 
óptica relacionam-se à qualidade de sua fabricação, ao comprimento de onda da luz 
guiada (estrutura do guia dielétrico) e grau de pureza do material utilizado. 
A atenuação experimentada pelos sinais luminosos propagados através de 
uma fibra óptica é uma característica cujo papel é fundamental na determinação da 
distância máxima entre um transmissor e um receptor óptico. A atenuação (ou as 
perdas de transmissão) de uma fibra óptica costuma ser definida em termos da 
relação de potência luminosa na entrada da fibra de comprimento L e a potência 
luminosa na sua saída. Os mecanismos básicos responsáveis pela atenuação em 
fibras ópticas são os seguintes: 
• Absorção; 
• Espalhamento; 
• Curvaturas; 
• Projeto do guia de onda. 
É importante que no dimensionamento de um sistema de transmissão, além 
das perdas introduzidas pela atenuação da fibra óptica, devem ser consideradas 
também as perdas causadas nas emendas e conexões entre segmentos de fibras e 
no acoplamento das fibras com as fontes e detectores luminosos. 
8.2 - Dispersão 
O fenômeno de dispersão em uma fibra óptica está associado ao fato de que 
os modos de propagação são transmitidos através da fibra óptica com velocidades 
diferentes, resultado dos diferentes atrasos de propagação dos modos que 
transportam a energia luminosa, tendo por efeito a distorção dos sinais transmitidos, 
impondo uma limitação na sua capacidade de transmissão. No caso de transmissão 
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digital, o espalhamento dos pulsos ópticos resultantes da dispersão, determina a taxa 
máxima de transmissão de informação por unidade de tempo através da fibra. Causa 
interferência intersimbólica, aumenta taxa de erros de bits e implica na redução da 
taxa de transmissão, causando impacto em sistemas de transmissão como o DWDM. 
Existem três mecanismos básicos de dispersão em fibras ópticas: 
• Dispersão modal ou intramodal (cromática) - interferência entre os pulsos 
consecutivos, ocorrendo o espalhamento dos "modos" no decorrer de 
percurso. É característico das fibras multimodo degrau; 
• Dispersão material; 
• Dispersão de guia de onda. 
8.3 - Perdas por absorção 
As perdas por absorção são causadas pelos seguintes tipos de mecanismos: 
 
Absorção intrínseca: Causada pela interação da luz com um ou mais componentes 
do material. Este tipo de absorção depende do material usado na composição da 
fibra e constitui-se no principal fator físico definindo a transparência de um material 
de numa região espectral especificada. Considerando-se um processo de fabricação 
perfeito (sem impurezas, sem variações na densidade, homogeneidade do material 
etc.), a absorção intrínseca estabelece um limite mínimo fundamental na absorção 
para qualquer tipo de material usado. 
 
Absorção extrínseca: causada pela interação da luz com as impurezas de vidro. A 
absorção extrínseca resulta da contaminação de impurezas que o material da fibra 
experimenta durante seu processo de fabricação. 
 
Absorção por efeitos estruturais: A absorção por defeitos estruturais resulta do 
fato de a composição do material da fibra estar sujeita a imperfeições, tais como, por 
exemplo, a falta de moléculas ou a existência de defeitos do oxigênio na estrutura do 
vidro. Este tipo de absorção é normalmente desprezível com relação aos efeitos das 
absorções intrínsecas ou das impurezas. 
8.4 - Perdas por espalhamento 
Os mecanismos de espalhamento contribuindo para as perdas de transmissão 
em fibras ópticas incluem os seguintes tipos: 
 
Espalhamento Linear: causados pela transferência linear de potência de um modo 
guiado para outros modos vazados ou radiados. Dentre eles, estão: 
• Espalhamento de Rayleigh - é um dos mais importantes, originado em defeitos 
sub-microscópicos na composição e na densidade do material que podem surgir 
durante o processo de fabricação da fibra ou em função de irregularidades próprias 
na estrutura molecular do vidro; 
• Espalhamento de Mie - pode observado quando as irregularidades da fibra têm 
dimensões comparáveis ao comprimento de onda da luz; 
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Espalhamento Não-Linear: causado pela transferência de potência de luz de um 
modo guiado para si mesmo, ou para outros modos em um comprimento de onda 
diferente. Dentre eles, estão: 
• Espalhamento de Brillouin estimulado - também originado por elevados campos 
elétricos da luz transmitida no núcleo. Neste caso ocorre uma modulação da luz 
causada pela vibração das moléculas do meio; 
• Espalhamento de Raman estimulado - são efeitos originados por elevados 
campos elétricos da luz transmitida no núcleo. Neste caso, porém, a transferência de 
potência ocorre principalmente na direção de propagação. 
Os dois primeiros tipos são mecanismos lineares de espalhamento causados 
pela transferência de potência de um modo guiado para modos vazados ou 
irradiados. Os outros dois tipos de espalhamento são mecanismos não-lineares que 
implicam a transferência de potência luminosa de um modo guiado para si mesmo, 
ou para outros modos, em um comprimento de onda diferente. Os efeitos dos 
espalhamentos Brillouin e de Raman estimulados são geralmente significativos 
apenas em fibras monomodo. 
8.5 - Perdas por curvaturas 
As fibras ópticas estão sujeitas a perdas de transmissão quando submetidas a 
curvaturas que podem ser classificadas em dois tipos: 
• Curvaturas cujos raios são grandes comparados com o diâmetro da fibra 
(ocorrem, por exemplo, quando um cabo óptico dobra um canto ou uma esquina);

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