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o electricista Marcela Teixeira Departamento de Engenharia de Produto da Cabelte, S.A.
fibra óptica
A fibra óptica assume hoje um papel insubstituível no mundo das telecomunicações, possibilitando a transmissão de grandes quantidades de informação a grandes distâncias. Desde a década de 60, altura em que se efectuaram as primeiras transmissões de luz através de guias de onda dieléctricos fabricados em vidro, até aos dias de hoje, houve uma enorme evolução, tanto no que diz repeito às características da fibra óptica, bem como de todos os componentes que fazem parte de um sistema de comunicações ópticos, nomeadamente fontes, receptores, amplificadores e componentes passivos. Nas primeiras experiências de transmissão efectuadas em 1966, o valor das perdas do sinal era da ordem dos 1000 dB/km1, muito superior à atenuação dos cabos coaxiais de então, que apresentavam valores de atenuação da ordem dos 10 dB/km. Embora o estudo da transmissão da luz numa fibra óptica tenha um tratamento complexo, a teoria dos raios, não explicando alguns fenómenos da transmissão, permite entender o mecanismo da propagação. O índice de refracção de um meio é definido como a razão entre a velocidade da luz no vazio e a velocidade da luz nesse meio. A luz desloca-se mais lentamente num meio denso do que num meio menos denso, exprimindo-se essa diferença através deste índice. Quando um raio
atinge a interface entre dois dielétricos de diferentes índices de refracção, por exemplo, vidro e ar, ocorre um fenómeno designado por refracção. Parte da energia é refractada, passando para o outro meio e outra parte é reflectida, conforme o descrito na figura 1a. Se o ângulo de incidência estiver situado num determinado intervalo, o raio incidente é totalmente reflectido. É o que acontece na fibra óptica.
Figura 1 · (a) Fenómeno da refracção e reflexão total (b) Representação geométrica de uma fibra
é de sílica pura e possuí um índice de refracção mais baixo que o núcleo. Tal construção garante que só os raios com um ângulo de incidência baixo relativamente ao eixo geométrico da fibra são totalmente reflectidos. Nesta disposição um raio de luz é sucessivamente reflectido cada vez que incide na interface com a bainha, mantendo-se deste modo confinado ao núcleo e permitindo a sua transmissão ao longo do eixo da fibra. A fibra possui duas características, a atenuação e a dispersão, que pelas suas implicações na performance dum sistema óptico assumem uma importância preponderante. A atenuação representa a perda do sinal e limita a distância da transmissão, a dispersão traduz-se no espalhamento dos impulsos ópticos ao longo da transmissão, dificultando a regeneração do sinal à saída do sistema e limitando, assim, a quantidade de informação transmitida para uma determinada distância, de outra forma, a largura de banda. Estes dois parâmetros, para uma mesma fibra, variam com o comprimento de onda2 do sinal transmitido, como se ilustra na fig. 2.
óptica (c) exemplo da propagação de um raio numa fibra óptica perfeita.
A fibra óptica é um guia de onda cilíndrico composto por duas camadas fabricadas em sílica, a interior, denominada de núcleo, é dopada, habitualmente, com óxidos de germânio e a exterior, denominada de bainha,
Grande parte do desenvolvimento que se tem feito ao nível das fibras ópticas tem sido no sentido de possibilitar o funcionamento de sistemas que operem em comprimentos de onda nos quais a atenuação e dispersão apresentem valores baixos. Na década de 70 as fibras começaram por ser
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mais fibras. Este tipo de agrupamento permite construir cabos com grande número de fibras e com dimensões reduzidas. O agrupamento de várias fibras, 2 a 12, ou mais, num mesmo tubo constitui a topologia de cabos mais usada entre nós e também na Europa.
Os anos 90 assistiram a um enorme crescimento e implementação de redes ópticas, à construção de grandes ligações em fibra
1α - Perda ou atenuação de um sinal em dB/km
Figura 4 (de cima para baixo) · (1) cabo de conduta,
Po=10-100 Pi ; 3 dB/km significa que Po=0,5Pi
α = -10 log (Po/Pi) em que: Po – Potência do Sinal à saída; Pi – Potência do Sinal à entrada 1000 dB/km significa que
armado, de 24 fibras, para instalação na rede do Metro do Porto, com revestimento exterior isento de halogé-
2Na óptica é mais comum falar-se em comprimento de onda do
neos e não propagador da chama. (2) Cabo OPGW
que frequência. Relacionam-se através da expressão λ=c/f em que λ-comprimento de onda do sinal, C-velocidade de luz no vazio (3x108m/s), f-frequência do sinal
3O conceito de modo está ligado à teoria da propagação de ondas electromagnéticas. Modo não se pode confundir com sinal, na realidade vários modos de transmissão conduzem à distorção de um sinal.
Figura 3 · Representação dos principais tipos de re-
com fibras inseridas num tubo de aço inox. 3) Cabo
4Não é propósito deste artigo a abordagem de fibras para apli-
ADSS de 48 fibras para instalação ao longo de linhas
cações particulares, assim como as fibras plásticas.
aéras de 60kV em vãos até 600m.
vestimento primário e secundário de uma fibra óptica.
Existem ínumeros desenhos de cabos adaptados a um grande número de exigências e solicitações. Os cabos poderão conter 1 fibra (neste caso são habitualmente designados de cordões) ou várias agrupadas de diferentes maneiras. Nas redes de distribuição um só cabo poderá alojar centenas de fibras. As redes ópticas cobrem cada vez mais todo o tipo de regiões. Os cabos têm que estar adaptados a condições diversas. Existem soluções que vão desde cabos com protecção aos tiros de arma de caça, cabos que não propagam o incêndio, cabos resistentes aos roedores, cabos que resistem a grandes esforços de tracção, cabos que podem estar submersos, etc.. A indústria dos cabos tem procurado desenvolver soluções que respondam satisfatoriamente a todo o tipo de requisitos.
óptica, as chamadas auto-estradas da informação. O custo da instalação de novos cabos tem um peso económico relevante, pelo que se tem feito um esforço na procura de soluções que utilizem infraestruturas existentes. Assim, surgiram construções como os cabos OPGW, cabos de guarda de linhas de alta tensão com fibras ópticas incorporadas, cabos dieléctricos para instalar ao longo de linhas de energia, cabos de conduta para instalar nas redes de águas pluviais, entre outros. Mais recentemente, estudam-se soluções de partilha de condutas de esgotos, gás e água potável. A evolução das comunicações ópticas continua, e num futuro provavelmente não muito longínquo a fibra estará ainda mais próxima de nós, em nossa casa ou na nossa secretária.
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