3.04.04 Dispersão óptica, Espalhamento e absorção

A dispersão cromática caracteriza-se também pelo alargamento do pulso, dessa vez causado por diferentes comprimentos de onda trafegando a diferentes velocidades na fibra. Este efeito aumenta proporcionalmente ao quadrado da taxa de transmissão, e não costuma ser um problema a taxas menores que 2,5Gbps.

A dispersão cromática tem dois tipos, que, somados, dão o total de dispersão cromática. Estes são a dispersão material e a dispersão no guia de onda.

Este tipo de dispersão só existe em fibras do tipo multimodo (degrau e gradual) e é provocada basicamente pelos vários caminhos possíveis de propagação (modos) que a luz pode ter no núcleo;

O perfil de índice gradual foi criado para diminuir a distorção dos pulsos luminosos por dispersão modal presente nas fibras multimodo (energia de um pulso luminoso quando acoplada à fibra se distribui entre os vários modos).

Como cada modo propaga-se por um percurso diferente ao longo da fibra a velocidade e o tempo de propagação da energia transmitida em cada modo é diferente.

Quando o pulso luminoso deixa a fibra as energias dos diversos modos se combinam dando origem a um pulso mais “alongado”. •
A dispersão modal inexiste em fibras monomodo, pois apenas um modo será guiado.

3. DISPERSÃO PMD (Polarization Mode Dispersion)

A definição de Dispersão do Modo de Polarização PMD (Polarization Mode Dispersion) é causada pelo tempo de chegada diferencial dos diferentes componentes de polarização do pulso de luz de entrada, transmitido em uma fibra óptica.
Este pulso de luz sempre pode ser decomposto em pares de modos de polarização ortogonal.
Esses modos de polarização se propagam em diferentes velocidades de acordo com um eixo lento e rápido induzido pela bi-refringência da fibra

Bi-refringência

As fibras ópticas são levemente bi-refringentes. A bi-refringência é uma propriedade do material (por exemplo, fibra ótica) onde o índice efetivo de refração varia com o estado de polarização da luz de entrada.

As principais causas dessa bi-refringência são a concentricidade não perfeita e a homogeneidade da fibra óptica no projeto de fabricação, bem como as tensões externas aplicadas no cabeamento da fibra, como dobras ou torções

Differential group delay

Em uma fibra monomodo, a luz é guiada por todo o núcleo e em uma parte do revestimento (referindo-se ao diâmetro do campo Modo), de modo que há apenas um único modo de propagação. No entanto, como as fibras são materiais birrefringentes, esse modo de propagação é polarizado de duas maneiras diferentes, seguindo o eixo de polarização da fibra (esses eixos também são chamados de Estados Principais de Polarização -PSP-). Isso leva a dois modos de polarização

Resulta em consequência de irregularidades microscópicas na composição e na densidade do material, que surgem durante as etapas de fabricação da fibra óptica;
As perturbações do meio devem estar separadas de uma distância muito menor do que o comprimento de onda do sinal luminoso. Assim, cada irregularidade age como se fosse puntiforme para o espalhamento da irradiação.
Dispersão causada pelo próprio material, por imperfeições e bolhas no núcleo da fibra óptica.

O comprimento de onda do sinal é maior ou da mesma ordem de grandeza da separação entre as irregularidades na fibra óptica;

Efeitos não lineares causados por elevado campo elétrico no seu interior.

Absorção do Ultravioleta: íons de oxigênio, cuja atenuação cresce exponencialmente na direção do ultravioleta;
Absorção do Infravermelho: a vibração e rotação dos átomos do vidro em torno de sua posição de equilíbrio, cuja atenuação cresce exponencialmente em direção ao infravermelho.

Íons Metálicos: fabricação de fibras ópticas contém íons metálicos (Mn, Ni, Cr, U, Co, Fe e Cu), os quais propiciam o fenômeno da absorção na região da luz visível;

Íons de Hidroxila OH- : incorporado ao núcleo quando da sua fabricação, sendo muito difícil de ser eliminado.