Pierderile Prezente în Fibra Optică

Introducere

Actuala "eră a tehnologiei" este rezultatul a numeroaselor invenţii şi descoperiri, astfel că responsabilă pentru această evoluţie este nevoia şi apoi, capacitatea noastră de a transmite date şi informaţii prin variate modalităţi. Pornind de la cablurile din fire de cupru, ale secolului trecut, până la cablurile din fibre optice; dorinţa noastră de a transmite mai multă informaţie, mai repede şi la distanţe cît mai mari, a lărgit graniţele dezvoltării tehnologice din toate domeniile.

De la apariţia laserelor cu divergenţă foarte mică, a apărut preocuparea pentru transmiterea informaţiei pe cale optică. Într-un timp foarte scurt, de la transmiterea directă prin atmosferă s-a trecut la transmisia prin ghiduri de undă conductoare de lumină, medii transparente, dielectrice, protejate - fibrele optice. În acest caz lumina rămâne concentrată într-un fir subţire de sticlă care constituie fibra optică.

Fibra optică este un mediu de unde ghidat, care foloseşte pentru transmisie lumina (unde optice) şi oferă lăţime de bandă foarte mare.

După descoperirea fibrelor optice, oamenii de ştiinţă credeau că prin fibră se pot transmite o infinitate de lungimi de undă, şi astfel vor satisface nevoile omenirii de a comunica de la orice distanţe cu un flux oricât de mare de informaţie. Însă au fost decepţionaţi atunci cînd au observat a pierdere foarte mare la anumite lungimi de undă.

Sistemele cu fibre optice de primă generaţie puteau transmite lumina pe distanţe de câţiva kilometri fără a utiliza repetoare, dar prezentau o atenuare în fibră de circa 2 dB/km. Curând apare cea de-a doua generaţie, care folosea lasere InGaAsP ce emiteau pe lungimea de undă de 1,3 µm, unde atenuarea era de 0,5 dB/km, iar dispersia impulsului mai mică de 850 nm. Dezvoltarea primelor sisteme hardware pentru cabluri transatlantice de fibră a demonstrat că fibrele monomod sunt cele mai fiabile. Când s-a produs liberalizarea pieţei telefoniei internaţionale în 1980, companiile au construit sisteme backbone naţionale de fibră optică monomod cu surse de lumină de 1300 nm. Această tehnologie s-a răspândit şi în alte aplicaţii de telecomunicaţii, şi rămâne standardul pentru cele mai multe sisteme de fibre optice. Oricum, o nouă generaţie de fibre optice monomod se dezvoltă, şi îşi găseşte aplicaţii in sistemele care servesc un număr mare de utilizatori. Operează cu unde luminoase de 1,55 µm, unde atenuarea în fibră este de 0,1-0,2 dB/km, permiţând astfel distanţe mai lungi între repetoare. Mai important, fibrele dopate cu erbium pot funcţiona ca amplificatoare optice la această lungime de undă, eliminând necesitatea regeneratoarelor electro-optice.

Progresele din acest domeniu sunt determinate de realizarea şi perfecţionarea diodelor laser acordabile, a fibrelor optice cu pierderi de dispersie mici, a circuitelor optice integrate de mare viteză a tehnologiilor de conectare şi a modulatorilor externi. S-a reuşit ca pe distanţe de zeci de km să se transmită informaţii cu debite de peste 11 Gbiţi/sec, bidirecţional pe două fibre optice, sau pe o singură fibră folosind tehnica multiplexării şi demultiplexării prin lungime de undă. Fibrele optice au început să fie folosite şi pentru transmisia programelor de TV prin cablu (CATV).

Milioane de km de fibra au fost instalate in jurul pământului creând reţele de comunicaţii “high-speed”. Însă odată ce fluxul de date creşte, si lungimea fibrelor creşte, este imposibil de evitat pierderile în fibra optică.

Capitolul 1 Pierderi în fibra optică

În ciuda tuturor proprietăţilor bune, fibra optică nu este lipsită de constrângeri. Defectele de fabricaţie, precum impurităţi (ioni de metal sau de hidroxid) şi mici variaţii în indicele de refracţie, determină ca o parte din lumină să fie absorbită sau reflectată în afară. La fel pe lângă majoritatea avantajelor (masă şi dimensiuni reduse, rezistenţă mecanică ridicată) pe care le oferă fibra optică în comparaţie cu sistemele bazate pe cale electronică avem şi în fibra optică anumite pierderi.