Saiba mais sobre o sistema de transmissão de repetidor ótico em minutos

A distância de transmissão de qualquer sistema de comunicação por fibra ótica é limitada por fatores como a perda e dispersão da fibra ótica. O sistema de rede de comunicação por fibra ótica, tal como a rede de telecomunicações, deve adicionar uma estação retransmissora regenerativa a uma determinada distância para completar a transmissão do sinal durante a transmissão de longa distância. A amplificação e a regeneração garantem a qualidade da transmissão do sinal. Nos enlaces de transmissão por fibra ótica, para além da utilização de diversos dispositivos ativos com diferentes funções, a qualidade dos dispositivos óticos passivos também influencia o desempenho das redes de fibra ótica.

 

A absorção e dispersão da fibra ótica resultam na atenuação do sinal ótico e na distorção da forma de onda, o que reduz a qualidade da transmissão de informação, aumenta a taxa de erro de bits e limita a distância de comunicação. Para satisfazer os requisitos de comunicação a longa distância, existem geralmente dois métodos para a transmissão de sinais ópticos por retransmissão: em primeiro lugar, utiliza-se um repetidor híbrido óptico-eléctrico, utilizado nos primórdios, e adopta-se um método de conversão óptico-eléctrico-óptico, cuja estrutura é apresentada na figura seguinte. A atenuação e a distorção do sinal ótico são recebidas pelo recetor ótico e convertidas em sinais elétricos para processamento. De seguida, a fonte de luz do transmissor ótico é modulada, convertendo o sinal ótico para continuar a transmissão. Outro método é utilizar um amplificador ótico para amplificar o sinal de luz diretamente e transmiti-lo.

 

Os primeiros (e ainda muito utilizados) relés de fibra ótica utilizam a conversão ótico-elétrico-óptica. A estrutura de um repetidor ótico digital típico é apresentada na figura abaixo, constituída principalmente por um fotodetetor, um amplificador de sinal elétrico (um pré-amplificador de baixo ruído e um amplificador principal de alto ganho), um circuito equalizador, um circuito controlador automático de ganho (AGC), um circuito de regeneração de decisão, um circuito de modulação de luz e uma fonte de luz.

 

O fotodetector é utilizado para detetar o sinal ótico recebido, convertê-lo num sinal de pulso elétrico e, em seguida, através de um amplificador de sinal elétrico para amplificação, processamento de decisão de regeneração, etc., para restaurar o mesmo fluxo de sinal digital que a extremidade de transmissão, e depois passar. O modulador de luz modula a fonte de luz, converte-a num sinal ótico e entra na fibra ótica para continuar a transmissão. Ou seja, cada estação retransmissora processa o sinal ótico transmitido utilizando um método de conversão ótico-elétrico-óptico.

 

A partir da composição do repetidor, os principais módulos funcionais podem ser resumidos da seguinte forma.

 

Ampliação equilibrada. Isto significa que o sinal elétrico fraco e distorcido que entra é equalizado, compensado, moldado e amplificado até um certo ponto para satisfazer os requisitos de processamento do sinal.

Circuito de extração de temporização. Refere-se à extração da frequência de relógio da sequência de sinais de pulso elétrico de entrada para obter o pulso de temporização para utilização em circuitos como desmodulação síncrona.

Circuito de regeneração de decisão. Refere-se à regeneração da forma de onda de distorção da transmissão para obter o mesmo processo de forma de sequência de impulsos elétricos da extremidade da transmissão.

A característica mais importante deste repetidor é que pode moldar e regenerar o sinal de pulso, de modo a que a distorção da forma de onda não se acumule. As desvantagens são: equipamento complexo, custo elevado e manutenção inconveniente.

 

A tecnologia dos repetidores de conversão óptico-eléctrica-óptica é relativamente madura, mas tem como desvantagem a complexidade do equipamento e o elevado custo, além de ser um estrangulamento no enlace de transmissão do sinal (a largura de banda do sinal eléctrico é muito menor do que a largura de banda do sinal óptico). Com o desenvolvimento da tecnologia de dispositivos óticos, foi desenvolvida a amplificação e a retransmissão direta de sinais óticos.

 

Antes do aparecimento dos amplificadores de fibra ótica, os repetidores de sistemas de comunicação por fibra ótica utilizavam métodos de conversão ótico-elétrico-óptico sem exceção. Isto resultou na complexidade dos equipamentos nos sistemas de comunicação, o que resultou em custos elevados e capacidade reduzida. Como resultado, a eficiência do sistema foi reduzida. Aumento dos custos de rede e outros problemas. Por conseguinte, os cientistas têm-se dedicado há muito tempo ao estudo de relés totalmente óticos, ou seja, repetidores de amplificação ótica direta que não requerem conversão ótico-elétrico-óptica. O aparecimento dos amplificadores de fibra ótica é um marco importante na história das comunicações por fibra ótica. A tendência de desenvolvimento dos sistemas de comunicação por fibra óptica é a de realizar redes totalmente ópticas. Os amplificadores óticos são usados ​​​​diretamente para amplificar sinais óticos. O processo de amplificação é apresentado na figura.

 

Um repetidor totalmente ótico, ou seja, um amplificador ótico, é caracterizado por amplificar diretamente o sinal ótico e tem um elevado grau de transparência quanto ao formato e à taxa do par de sinais (porque o amplificador ótico apenas amplifica o sinal recebido, pelo que pode suportar várias taxas de bits e qualquer formato do sinal), o que torna a estrutura do sistema simples e flexível.

 

Os amplificadores óticos incluem principalmente amplificadores óticos semicondutores (SOAs) e amplificadores de fibra. O título amplificador ótico refere-se a um dispositivo amplificador ótico feito de um material semicondutor. Se o filme de reflexão em ambas as extremidades do laser semicondutor for removido, ou seja, um amplificador ótico de onda viajante semicondutor sem feedback, pode amplificar luz de diferentes comprimentos de onda. Os amplificadores de fibra incluem dois tipos: amplificadores de fibra não lineares e amplificadores de fibra dopada. O amplificador de fibra dopada é um amplificador ótico desenvolvido nos últimos anos. Utiliza um ião de metal de terras raras dopado (Er), neodímio (Nd), praseodímio (Pr), itérbio (Tm), etc. dopado com um raro- Os iões são incorporados na fibra óptica, e a fonte de luz da bomba é aplicada externamente para satisfazer certas condições para constituir um amplificador óptico. Amplificadores de fibra dopada comum (banda de operação de 1,55 μm), amplificadores de fibra dopada com érbio (banda de trabalho de 1,3 μm), amplificadores de fibra dopada com érbio (banda de trabalho de 1,55 μm), etc.