Moderna de fibra ótica, sistemas de comunicação, geralmente, incluem um transmissor óptico para converter um sinal elétrico em um sinal óptico para enviar através da fibra óptica, um cabo contendo pacotes de várias fibras ópticas que é encaminhada através de metro de condutas e edifícios, vários tipos de amplificadores, e um receptor óptico para recuperar o sinal como um sinal elétrico. As informações transmitidas são tipicamente informações digitais geradas por Computadores, sistemas telefónicos e empresas de televisão por cabo.

TransmittersEdit

UM módulo GBIC (mostrado aqui com a tampa removida), é um óticas e elétricas transceptor. O conector elétrico está na parte superior direita e os conectores ópticos estão na parte inferior esquerda

Os transmissores ópticos mais comumente usados são dispositivos semicondutores tais como díodos emissores de luz (LEDs) e díodos laser. A diferença entre LEDs e díodos laser é que LEDs produzem luz incoerente, enquanto os díodos laser produzem luz coerente. Para utilização em comunicações ópticas, os transmissores ópticos de semicondutores devem ser concebidos para serem compactos, eficientes e fiáveis, operando numa gama de comprimentos de onda óptima e directamente modulados a altas frequências.

na sua forma mais simples, um LED é uma junção p-n com um ângulo frontal, emitindo luz através de emissões espontâneas, um fenômeno referido como eletroluminescência. A luz emitida é incoerente com uma largura espectral relativamente larga de 30-60 nm. A transmissão de luz LED também é ineficiente, com apenas cerca de 1% da potência de entrada, ou cerca de 100 microwatts, eventualmente convertidos em energia lançada que foi acoplada à fibra óptica. No entanto, devido ao seu design relativamente simples, LEDs são muito úteis para aplicações de baixo custo.LEDs de comunicações são mais comumente feitos de fosforeto de arsenieto de índio gálio (InGaAsP) ou arsenieto de gálio (GaAs). Porque os LEDs do InGaAsP funcionam com um comprimento de onda mais longo do que os LEDs do GaAs (1.3 micrómetros vs. 0.81–0.87 micrômetros), seu espectro de saída, enquanto equivalente em energia é maior em termos de comprimento de onda por um fator de cerca de 1,7. A grande largura do espectro de LEDs está sujeita a maior dispersão de fibras, limitando consideravelmente seu produto de taxa de bits-distância (uma medida comum de utilidade). LEDs são adequados principalmente para aplicações de rede de área local com taxas de bits de 10-100 Mbit/s e distâncias de transmissão de alguns quilômetros. LEDs também foram desenvolvidos que usam vários poços quânticos para emitir luz em diferentes comprimentos de onda em um amplo espectro e estão atualmente em uso para redes locais WDM (Multiplexagem de divisão de comprimento de onda).

hoje em dia, os LEDs foram amplamente substituídos por dispositivos VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser), que oferecem melhor velocidade, potência e propriedades espectrais, a um custo similar. Dispositivos comuns VCSEL combinam bem com fibra multi modo.um laser semicondutor emite luz através de emissão estimulada ao invés de emissão espontânea, o que resulta em alta potência de saída (~100 mW), bem como outros benefícios relacionados com a natureza da luz coerente. A saída de um laser é relativamente direcional, permitindo alta eficiência de acoplamento (~50 %) em fibra de modo único. A largura espectral estreita também permite altas taxas de bits, uma vez que reduz o efeito da dispersão cromática. Além disso, os lasers semicondutores podem ser modulados diretamente em altas frequências devido ao curto tempo de recombinação.classes comumente usadas de transmissores laser de semicondutores usados em fibras ópticas incluem VCSEL (Laser De Saída de superfície de cavidade Vertical), Fabry-Pérot e DFB (alimentação distribuída de volta).os díodos Laser são frequentemente modulados diretamente, ou seja, a saída de luz é controlada por uma corrente aplicada diretamente ao dispositivo. Para velocidades de dados muito elevadas ou ligações de muito longa distância, uma fonte laser pode ser operada onda contínua, e a luz modulada por um dispositivo externo, um modulador óptico, como um modulador de eletroabsorção ou interferômetro Mach-Zehnder. A modulação externa aumenta a distância de ligação alcançável eliminando o chirp laser, que amplia a linewidth de lasers diretamente modulados, aumentando a dispersão cromática na fibra. Para a eficiência de largura de banda muito alta, modulação coerente pode ser usada para variar a fase da luz, além da amplitude, permitindo o uso de QPSK, QAM e OFDM.

um transceptor é um dispositivo que combina um transmissor e um receptor em uma única caixa (Ver imagem à direita).

fibra óptica tem visto avanços recentes na tecnologia. “Dual-polarization quadrature phase shift keying é um formato de modulação que efetivamente envia quatro vezes mais informações do que transmissões ópticas tradicionais da mesma velocidade.”

ReceiversEdit

o componente principal de um receptor óptico é um fotodetector que converte a luz em electricidade utilizando o efeito fotoeléctrico. Os fotodetetores primários para telecomunicações são feitos de arsenieto de índio gálio. O fotodetector é tipicamente um fotodíodo baseado em semicondutores. Vários tipos de fotodíodos incluem fotodíodos p-n, fotodíodos p-i-n e fotodíodos avalanche. Os fotodetetores Metal-semicondutores-metálicos (MSM) também são usados devido à sua adequação para a integração de circuitos em regeneradores e multiplexadores de divisão de comprimento de onda.os conversores óticos elétricos são normalmente acoplados com um amplificador de transimedância e um amplificador de limitação para produzir um sinal digital no domínio elétrico a partir do sinal ótico de entrada, que pode ser atenuado e distorcido ao passar através do canal. O processamento adicional de sinais, como a recuperação de clock a partir de dados (CDR) realizada por um loop de fase-bloqueada também pode ser aplicado antes que os dados sejam passados.receptores coerentes

utilizam um laser oscilador local em combinação com um par de acopladores híbridos e quatro fotodetectores por polarização, seguidos de ADCs de alta velocidade e processamento de sinais digitais para recuperar dados modulados com QPSK, QAM ou OFDM.

predistortionEdit Digital

um transmissor de Sistema de comunicação óptica consiste num conversor digital-analógico (DAC), um amplificador de driver e um modulador Mach–Zehnder. A implantação de formatos de modulação mais elevados (> 4QAM) ou taxas de Baud mais elevadas (> 32 GBaud) diminui o desempenho do sistema devido a efeitos de transmissão lineares e não lineares. Estes efeitos podem ser categorizados em distorções lineares devido à limitação da largura de banda do CAD e ao desvio do transmissor I/Q, bem como efeitos não lineares causados pela saturação do ganho no amplificador do driver e no modulador Mach-Zehnder. A predistoração Digital contrasta os efeitos degradantes e permite que as taxas de Baud até 56 GBaud e formatos de modulação como 64QAM e 128QAM com os componentes comercialmente disponíveis. O processador de sinal digital transmissor realiza predistoração digital nos sinais de entrada usando o modelo de transmissor inverso antes de enviar as amostras para o CAD.os métodos mais antigos de predomínio digital abordavam apenas efeitos lineares. Publicações recentes também compensaram distorções não lineares. Berenguer et al models the Mach-Zehnder modulator as an independent Wiener system and the DAC and the driver amplifier are modelled by a truncated, time-invariant Volterra series. Khanna et al usou um polinômio de memória para modelar os componentes do transmissor em conjunto. Em ambas as abordagens, a série Volterra ou os coeficientes polinomiais de memória são encontrados usando arquitetura indireta de aprendizagem. Duthel et al registra para cada ramo do modulador Mach-Zehnder vários sinais em diferentes polaridade e fases. Os sinais são usados para calcular o campo óptico. Os campos inter-relacionados em fase e quadratura identificam o sentido de tempo. A resposta à frequência e os efeitos não lineares são determinados pela arquitetura de aprendizagem indireta.

cabo de Fibra typesEdit

Uma bobina de cabo de reboque com caixa que pode levar a fibra óptica

Multi-modo de fibra óptica em um serviço de metro de pit

Um cabo de fibra óptica consiste em um núcleo, revestimento de paredes, e um buffer (um revestimento exterior de protecção), em que o revestimento de guias de luz ao longo do núcleo usando o método de reflexão interna total. O núcleo e o revestimento (que tem um índice de refração inferior) são geralmente feitos de vidro de sílica de alta qualidade, embora ambos possam ser feitos de plástico também. A conexão de duas fibras ópticas é feita por fusão-splicing ou splicing mecânico e requer habilidades especiais e Tecnologia de interconexão devido à precisão microscópica necessária para alinhar os núcleos de fibra.

dois principais tipos de fibra óptica utilizados nas comunicações ópticas incluem fibras ópticas multi-modos e fibras ópticas de modo único. Uma fibra óptica multi-mode tem um núcleo maior (≥ 50 micrómetros), permitindo que Transmissores e receptores menos precisos e mais baratos se conectem a ele, bem como conectores mais baratos. No entanto, uma fibra multi-modo introduz uma distorção multimodo, que muitas vezes limita a largura de banda e o comprimento da ligação. Além disso, devido ao seu maior conteúdo dopante, as fibras multi-mode são geralmente caras e exibem maior atenuação. O núcleo de uma fibra de modo único é menor (<10 micrômetros) e requer componentes mais caros e métodos de interconexão, mas permite ligações de maior desempenho. Ambas as fibras de modo único e multi – mode são oferecidas em diferentes graus.

para o pacote de fibra em um produto comercialmente viável, ele normalmente é protetora revestida por ultravioleta (UV), a luz de polimerização de acrilato de polímeros, em seguida, terminou com conectores de fibra ótica, e, finalmente, montado em um cabo. Depois disso, ele pode ser colocado no chão e, em seguida, executar através das paredes de um edifício e implantado aerialmente de uma forma semelhante aos cabos de cobre. Estas fibras requerem menos manutenção do que Fios de pares torcidos comuns uma vez que são implantados.são utilizados cabos especializados para a transmissão de dados a longa distância, por exemplo, Cabo de comunicações transatlânticas. Novos (2011-2013) cabos operados por empresas comerciais (Emerald Atlantis, Hibernia Atlantic) normalmente têm quatro fios de fibra e atravessar o Atlântico (NYC-Londres) em 60–70ms. o custo de cada um desses cabos foi de cerca de US $300M em 2011. fonte: The Chronicle Herald.outra prática comum é agrupar muitas fibras ópticas dentro de cabos de transmissão de energia de longa distância. Isso explora os direitos de transmissão de energia de maneira eficaz, garante que uma empresa de energia pode possuir e controlar a fibra necessária para monitorar seus próprios dispositivos e linhas, é efetivamente imune a adulteração, e simplifica a implantação de tecnologia de rede inteligente.artigo principal: Amplificador óptico

a distância de transmissão de um sistema de comunicação de fibra óptica tem sido tradicionalmente limitada pela atenuação da fibra e pela distorção da fibra. Através da utilização de repetidores optoelectrónicos, estes problemas foram eliminados. Estes repetidores convertem o sinal em um sinal elétrico, e então usam um transmissor para enviar o sinal novamente a uma intensidade maior do que foi recebido, contrariando assim a perda sofrida no segmento anterior. Devido à alta complexidade com os modernos sinais multiplexados de divisão de comprimento de onda. incluindo o fato de que eles tiveram que ser instalados cerca de uma vez a cada 20 km (12 mi), o custo destes repetidores é muito alto.uma abordagem alternativa é usar amplificadores ópticos que amplificam o sinal óptico diretamente sem ter que converter o sinal para o domínio elétrico. Um tipo comum de amplificador óptico é chamado de amplificador de fibra Embutido de Erbium, ou EDFA. Estes são feitos por dopagem de um comprimento de fibra com o mineral de terras raras erbium e bombeando-o com luz a partir de um laser com um comprimento de onda mais curto do que o sinal de comunicação (normalmente 980 nm). As EDFAs proporcionam um ganho na banda ITU C a 1550 nm, o que está próximo do mínimo de perda para a fibra óptica.os amplificadores ópticos têm várias vantagens significativas sobre os repetidores elétricos. Em primeiro lugar, um amplificador óptico pode amplificar uma banda muito larga de uma vez que pode incluir centenas de canais individuais, eliminando a necessidade de sinais DWDM demultiplex em cada amplificador. Em segundo lugar, os amplificadores ópticos operam independentemente da taxa de dados e do formato de modulação, permitindo a coexistência de várias taxas de dados e formatos de modulação e permitindo a atualização da taxa de dados de um sistema sem ter de substituir todos os repetidores. Em terceiro lugar, os amplificadores ópticos são muito mais simples do que um repetidor com as mesmas capacidades e, portanto, são significativamente mais confiáveis. Amplificadores ópticos substituíram amplamente repetidores em novas instalações, embora repetidores eletrônicos ainda são amplamente utilizados como transponders para conversão de comprimento de onda.

comprimento de Onda-divisão multiplexingEdit

Wavelength-division multiplexing (WDM) é a técnica de transmissão de vários canais de informação através de uma única fibra óptica através do envio de múltiplos feixes de luz de diferentes comprimentos de onda através de fibra, cada modulada com um canal de informação. Isto permite multiplicar a capacidade disponível de fibras ópticas. Isto requer um multiplexador de divisão de comprimento de onda no equipamento de transmissão e um desmultiplexador (essencialmente um espectrómetro) no equipamento de recepção. As grelhas de guarda-ondas são normalmente utilizadas para multiplexagem e desmultiplexação em WDM. Usando a tecnologia WDM agora disponível comercialmente, a largura de banda de uma fibra pode ser dividida em 160 canais para suportar uma taxa de bits combinada na faixa de 1.6 Tbit/S.