MUSICA DE RUIZ: LANÇAMENTO DO CD "SÃO SONS" TÉ0 RUIZ & ESTRELA LEMINSKI- " Fotos Cido Marques"

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PRODUÇÃO: BETH MOURA- VERDURA PRODUÇÕES- www.verduraproduções.blogspot.com FOTOS: CIDO MARQUES TÉCNICO DE ÁUDIO: ROGÉRIO BORDENOWSKY LIGHT DESIGNER: LUIZ NOBRE

FIBRAS ÓTICAS: PRINCÍPIOS BÁSICOS DE OPERAÇÃO

Introdução

As fibras óticas fizeram uma dos mais importantes avanços das telecomunicações. As múltiplas vantagens em relação às transmissões com cabos convencionais permitiram evoluções em diversos aspectos, como largura de banda, qualidade, custos, etc. Estima-se que, num futuro próximo, cabos de fibras óticas estarão chegando às residências. Com isso, um único meio de transmissão atenderá todas as necessidades (TV, rádio, telefone, Internet, etc), com quantidade, qualidade, recursos e velocidade sensivelmente superiores aos dos sistemas atuais. Tecnologia para isso já existe. A questão deve ser apenas de custos.

Uma breve história

As primeiras tentativas de transmissão de sinais por meios óticos não são recentes. Em 1870, o físico inglês John Tyndal observou que o jato de água que saía por um orifício de um tanque transmitia a luz de uma fonte colocada no interior do mesmo. Em 1880, o pioneiro do telefone, Graham Bell, inventou o que ele chamou de "fotofone". A luz do sol era refletida por um espelho que vibrava com o som pronunciado. Do outro lado, um cristal de selênio transformava a luz vibrante em sinal elétrico. Bell imaginou que era sua invenção mais importante, mas a inexistência de meios práticos e eficientes de emissão, condução e recepção da luz impediu a evolução da idéia. Os primeiros cabos de fibras óticas foram desenvolvidos na década de 1950. Havia o inconveniente do excesso de atenuação, pois a luz passava da fibra para o meio externo. Isso foi resolvido com uma cobertura externa com um tipo de menor índice de refração, que desvia a luz incidente nas paredes para o interior, evitando sua fuga. De qualquer forma, os primeiros cabos foram usados em atividades não ligadas às telecomunicações, como inspeções em reatores, medicina e outros. Ainda faltava uma fonte de luz adequada. Com o desenvolvimento de fontes de luz facilmente controláveis por circuitos eletrônicos, como LEDs e lasers, em especial os de semicondutores, as comunicações óticas se tornaram viáveis (para outras informações sobre lasers, ver página correspondente neste site). Os primeiros sistemas foram usados em instalações militares no início da década de 1970 nos Estados Unidos. Aplicações comerciais começaram no final da década.

Estrutura típica de um cabo

Cabos singelos de fibra ótica são parecidos com os cabos coaxiais comuns sem a blindagem metálica. A Figura 01 dá o exemplo de um cabo singelo típico. O núcleo é a fibra propriamente dita, que transmite os sinais óticos.

Figura 01

A cobertura é também de vidro com índice de refração diferente conforme já comentado. São envolvidas por um revestimento de plástico, uma malha para reforço mecânico (neste tipo) e uma capa externa. Há uma variedade de tipos, singelos e múltiplos, para uso interno e externo, que podem ser vistos em catálogos de fabricantes. Alguém pode imaginar que o cabo não tem flexibilidade. Afinal, o vidro dos objetos que se usam no dia-a-dia é bastante quebradiço. Uma placa de vidro certamente será quebrada se for tentada uma flexão. A diferença é que a fibra do cabo tem diâmetro muito pequeno, o vidro é de alta qualidade e a superfície quase não tem trincas microscópicas que iniciam a quebra. Tudo isso dá uma boa flexibilidade e os cabos podem ser usados quase da mesma forma que os convencionais de cobre (é evidente que a resistência à tração é menor. Por isso, há necessidade dos fios de reforço em vários tipos).

Vantagens e desvantagens dos sistemas óticos

Neste tópico, algumas aspectos comparativos dos sistemas ótico e convencional. São dados médios da maioria dos casos. É claro que há casos específicos para os quais um dos sistemas é mais adequado. A largura de banda está relacionada com quantidade de informação que pode ser transmitida por unidade de tempo. É uma das vantagens mais significativas dos cabos óticos. Na Figura 01, uma comparação visual aproximada: no maior, um cabo telefônico de múltiplos pares e, no menor, um cabo de fibra ótica para o mesmo fluxo de informações.

Figura 01

A menor seção transversal traz outro aspecto bastante positivo: a substituição de cabos convencionais por cabos óticos em redes existentes amplia suas capacidades, sem necessidade de troca de dutos. A atenuação do sinal é consideravelmente menor nos cabos óticos. A distância entre repetidores pode ser tanto ou mais que 50 vezes a distância necessária para cabos de cobre. A imunidade às interferências é outro destaque nos cabos óticos. Desde que conduzem luz, os sinais não são afetados por interferências eletromagnéticas ou eletrostáticas. A segurança quanto ao sigilo das informações é superior. É virtualmente impossível detectar a informação sem uma interferência direta na fibra, o que pode ser facilmente monitorado pelos equipamentos em cada lado. Isso é particularmente importante para bancos, órgãos de governo e outros que precisam de informações protegidas. Pessoas e equipamentos são fisicamente melhor protegidos contra eventos espúrios. São comuns casos de equipamentos danificados por raios ou outros eventos que induzem picos de tensão na rede telefônica. Desde que as fibras não são condutoras de eletricidade, isso não pode ocorrer. Mas nem tudo são vantagens. A maioria das desvantagens estão relacionadas com custos. Embora os preços dos cabos tenham se reduzido ao longo dos anos (comum na Eletrônica), o custo de novos equipamentos, de interfaces e de pessoal especializado podem inviabilizar uma troca ou mesmo uma nova instalação. Certamente, por enquanto, cabos óticos não são economicamente viáveis em pequenas instalações. Mas esses dados não fazem parte do escopo desta página. A ausência de condutores elétricos pode ser considerada uma desvantagem, quando se precisa de energia para alimentar dispositivos como repetidores. Mas nada impede que sejam adicionados ao cabo. Isso ocorre, por exemplo, em cabos submarinos, onde camadas de cobre também exercem a função de proteção contra ação química da água do mar.

A transmissão da luz e outros dados

Conforme já dito, a condução se dá pela fibra do núcleo. Ela é coberta com uma camada de vidro com índice de refração diferente para evitar a saída dos raios não paralelos ao eixo.

Figura 01

A Figura 01 ao lado dá os diâmetros mais comuns da fibra central e da cobertura (há também um padrão 100/140, em desuso e não indicado na figura). Nas comunicações não é usada luz visível, mas infravermelho com comprimento de onda perto de 1 µm. Considerando os diâmetros microscópicos das fibras, pode-se supor que elas funcionam como uma espécie de guia de onda para luz, de forma similar às usadas em microondas. Observação: a Figura 01 acima é apenas ilustrativa. Não está na escala dimensional. Os diâmetros de 50 e 62,5 µm são grandes em relação ao comprimento de onda da radiação. Assim, os raios são repetidamente desviados pela cobertura, conforme indicado na Figura 02.

Figura 02

Esse tipo de transmissão é chamado de modo múltiplo porque na saída há incidência de vários raios (mais que os três indicados na figura) e esses interferem negativamente entre si. Quanto ao índice de refração, é chamado de índice em degrau (do inglês, step index) porque há somente dois: o do núcleo e o da cobertura. A largura de banda do modo não é das maiores. Valores típicos estão na faixa de 20 a 30 MHz para um comprimento de 1 km.

Figura 03

Existe um tipo de conjunto cujo índice de refração do núcleo não é homogêneo ao longo da seção transversal, mas é reduzido gradualmente do centro para a borda. Nessa condição, o desvio dos raios é suavizado, conforme Figura 03. De forma similar ao anterior, o modo é múltiplo, mas o índice é ditogradual (do inglês, graded index). A largura de banda é consideravelmente superior. Valores típicos estão na faixa de 200 MHz a 1 GHz em 1 km. Apesar da elevada pureza do material da fibra, perdas existem devido à absorção da luz pelo vidro. Elas podem ser agravadas por curvas muito acentuadas, que fazem alguns raios escaparem pela cobertura em razão do ângulo de incidência. A atenuação diminui com o aumento do comprimento de onda. Com 850 nm, é em média 4-5 dB/km. Por isso, é usado em sistemas de pequenas distâncias. Com 1300 nm, cai para cerca de 3 dB/km e com 1550 nm, para menos de 1 dB/km. Portanto, estes últimos são usados em longas distâncias.

Figura 04

A Figura 04 dá o esquema de propagação do terceiro conjunto de bitolas indicados na Figura 01 deste tópico. Desde que o diâmetro da fibra se aproxima do comprimento de onda, o funcionamento se parece com um guia de ondas real e são reduzidos os desvios sucessivos dos modos anteriores. É denominado modo singelode transmissão. O modo singelo é o de maior largura de banda e menor atenuação. É usado em telefonia de longa distância, TV, dados. A fonte de luz é normalmente um laser, ao contrário do modo múltiplo, que pode usar LEDs. A largura de banda pode ir a 1500 GHz km ou mesmo superior.

Conectores e emendas

O diâmetro minúsculo da fibra exige dos conectores uma precisão dimensional muito superior aos dos conectores para fios de cobre. Além disso, outras operações são necessárias, como aplicação de resinas e polimento. Tudo isso para garantir a menor perda possível. Emendas também são possíveis, usando processos com resinas ou fusão. A aplicação desses acessórios exige em geral ferramentas e dispositivos próprios. Aqui, por enquanto, não são dados mais detalhes. Podem ser vistos em catálogos de fabricantes.

SHOW CAMBAIO DE MILONGA SERENÔ COM KIKO DINUCCI" fotos-Miriane Figueira"

PRODUÇÃO- LOANA CAMPOS

FOTOS- MIRIANE FIGUEIRA

TÉCNICO DE ÁUDIO- CHICO ESMANHOTTO

LIGHT DESIGNER- LUIZ NOBRE

Miriane Figueira

Fotógrafa

Fone: 41-8833-4221 / 3356-7997

Blog: mirianefigueira.blogspot.com

Flickr: www.flickr.com/miriane_figueira

SHOW CAMBAIO DE MILONGA- GRUPO SERENÔ E KIKO DINUCCI" Fotos- Ana Modesto"

PRODUÇÃO- LOANA CAMPOS

FOTOS- ANA MODESTO

TÉCNICO DE ÁUDIO- CHICO ESMANHOTTO

LIGHT DESIGNER- LUIZ NOBRE

O QUE É FIBRA ÓTICA

A fibra ótica é um filamento extremamente fino e flexível, feito de vidro ultrapuro, plástico ou outro isolante elétrico (material com alta resistência ao fluxo de corrente elétrica). Possui uma estrutura simples, composta por capa protetora, interface e núcleo. A tecnologia tem conquistado o mundo, sendo muito utilizada nas telecomunicações e exames médicos, como endoscopias e cirurgias corretivas de problemas visuais, entre outras aplicações possíveis. Como funciona? Para entender o funcionamento da fibra ótica, é necessário retomar o conceito básico de refração da luz, uma daquelas matérias mais conhecidas das aulas de Física do Ensino Médio. Para não entrar em explicações muito técnicas, vamos usar o seguinte exemplo: Suponha que você mergulhe em uma piscina, segurando uma lanterna acesa e apontada para a superfície (não esqueça de que é preciso incliná-la um pouco para que não fique totalmente reta). Dessa forma, observa-se que a luz vai seguir um sentido dentro da água, mas vai sofrer um desvio ao entrar em contato com o outro ambiente (no caso, o ar). Isso ocorre porque os dois ambientes possuem índices de refração diferentes, fazendo com que haja uma mudança na direção e na velocidade da luz. Entretanto, existe um ângulo limite para que a refração aconteça. Quando o feixe de luz é lançado em uma direção além desse ângulo, a luz não consegue ultrapassar a superfície da água e volta a se refletir para dentro da piscina. Esse fenômeno é chamado de reflexão total. É exatamente isto que ocorre no interior de um filamento de fibra ótica. A luz percorre de uma extremidade à outra da fibra, refletindo-se várias vezes nas paredes da interface — que mandam o feixe de volta para o núcleo — fazendo uma espécie de ziguezague ao longo do caminho.

Tipos de fibras óticas Os tipos variam conforme o tipo de fonte luminosa usada e a quantidade de sinais que podem ser emitidos dentro da fibra:

• Monomodo

A propagação é feita por um único modo, pois a fibra apresenta um núcleo pequeno. O que significa que a largura da banda utilizada é maior e há menor dispersão da luz laser emitida, permitindo a transmissão de sinais a grandes distâncias (WAN). Apesar de a qualidade superiordas fibras monomodo, a fabricação é mais cara, o manuseio é difícil e exige técnicas avançadas.

• Multimodo

Além do laser, as fibras podem usar como fonte LEDs (diodo emissor de luz). Possuem um diâmetro maior e, por isso, mais de um sinal pode transitar o filamento. Dessa maneira, ainda se encontram duas subdivisões: fibras multimodo de índice degrau e as de índice gradual. A diferença entre elas é que a capacidade de fibra de índice degrau é inferior em relação às outras, tanto pela quantidade de sinal transmitido ser menor quanto por causar maior perda das informações. Na fibra de índice gradual, há uma variação parabólica — como se fizesse uma sequência de arcos durante o percurso — e isso aumenta a faixa de frequência do sinal utilizado. Devido a essas características, as multimodo são mais usadas para comunicações a curta distância, como redes locais (LAN).

Benefícios do uso das fibras As fibras ópticas estão substituindo os fios de cobre ao longo dos anos, principalmente no campo das telecomunicações, por não sofrerem interferência eletromagnética devido ao caráter dielétrico (isolante) do material. Em outras palavras, não há distorção do sinal por causa dos ruídos elétricos do ambiente externo ou das fibras óticas também agrupadas no cabo. Assim, a perda de informações durante o trajeto não é relevante. Também por esta razão, a dificuldade de desviar qualquer sinal é consideravelmente grande e, dessa forma, as fibras são consideradas um meio bastante seguro para o transporte de dados. Ideal para quem requer uma rede com alto nível de privacidade. Outra vantagem em relação aos fios de cobre: o material mais comum para a fabricação das fibras é o vidro, produzido da sílica, especificamente do quartzo, um dos minerais mais abundantes do mundo, logo o custo é relativamente baixo.