Um sistema de retransmissão por fibra óptica

Para compreender como as fibras ópticas são usadas nos sistemas de comunicação, vamos usar um exemplo de um filme ou documentário sobre a Segunda Guerra Mundial em que dois navios de guerra de uma frota precisam se comunicar um com o outro enquanto mantêm silêncio de rádio ou estão em mares tempestuosos. Um navio emparelha com o outro. O capitão de um navio envia uma mensagem para um marinheiro no convés. Esse marinheiro traduz a mensagem em código Morse (pontos e traços) e usa um sinaleiro ou farolete para enviar a mensagem ao outro navio. Um marinheiro no convés do outro navio anota o código Morse, decodifica a mensagem e envia-a para o capitão.

Agora imagine fazer isso quando os navios estão um de cada lado do oceano, separados por milhares de quilômetros, e você possui um sistema de comunicação por fibra óptica em vez de dois navios. Os sistemas de retransmissão por fibra óptica consistem do seguinte:

  • transmissor - produz e codifica os sinais luminosos;
  • fibra óptica - conduz os sinais luminosos através da distância;
  • regenerador óptico - pode ser necessário para intensificar o sinal luminoso (para grandes distâncias);
  • receptor óptico - recebe e decodifica os sinais luminosos.

Transmissor
O transmissor faz o papel do marinheiro que envia a mensagem no convés do navio. Ele recebe e direciona o dispositivo óptico para acender e apagar a luz na seqüência correta, gerando assim um sinal luminoso.

O transmissor está fisicamente próximo da fibra óptica e pode até possuir uma lente para focalizar a luz na fibra. Os lasers possuem mais energia do que os LEDs, mas apresentam maior variação com mudanças na temperatura e são mais caros. Os comprimentos de onda mais comuns para os sinais luminosos são 850 nm, 1.300 nm e 1.550 nm (infravermelho, porções invisíveis do espectro).

Regenerador óptico
Como já foi mencionado, alguma perda de sinal ocorre quando a luz é transmitida através da fibra, especialmente por grandes distâncias (cerca de 1 km), como acontece nos cabos submarinos. Assim, um ou mais regeneradores ópticos são acrescentados ao longo do cabo para intensificar os sinais luminosos degradados.

Um regenerador óptico consiste de fibras ópticas com um revestimento especial (dopagem). A porção dopada é "bombeada" com um laser. Quando o sinal degradado penetra na camada dopada, a energia do laser permite que as moléculas dopadas se tornem elas mesmas lasers (emissoras de luz estimuladas por radiação). As moléculas dopadas emitem então um novo sinal luminoso, mais forte, com as mesmas características que o fraco sinal luminoso recebido. Basicamente, o regenerador é um amplificador a laser para o sinal recebido.

Receptor óptico
O receptor óptico faz o papel do marinheiro que recebe a mensagem no convés do navio, recebendo os sinais luminosos digitais, decodificando-os e enviando o sinal elétrico para o computador, TV ou telefone do outro usuário (o capitão do navio destinatário). O receptor usa uma fotocélula ou fotodiodo para detectar a luz.