Ruido modal

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Ruido modal
Ruido modal é uma variação randômica do sinal optico que ocorre nas fibras multimodo. Se a fonte de luz é coerente, entao os modos da fibra interferem um no outro, e formam um padrão de pontos que consistem em manchas escuras e claras. As manchas são claras quando as interferências modais são aditivas e escuras quando as interferências são subtrativas.

Devido a sua largura defaixa, uma fonte não coerente nao formará um padrão de manchas ou pontos. Já uma fibra monomodo não terá manchas, pois mais de um modo é necessário, desde que os pontos ou manchas representam as interferências entre dois ou mais campos.
Os seguintes mecanismos são responsáveis pela introdução de ruido modal:
* Pertubações mecanicas ao longo da ligaçao, tais como vibraçoes, conectores, juntas,microcurvaturas, acoplamentos emissor/fibra e fibra/emissor, podem resultar em atrasos de propagração de modos produzindo flutuações temporaisno padrão de “speckle” (granulado) no extremo de recepção.
* Flutuações na frequência da fonte óptica também podem originar atrasos na propagação entre modos.

Para minimizar o ruido modal teoricamente é simples, basta utilizar fibras monomodo, ouconectores de baixas perdas, ou mesmo fontes de baixa coerência. Mas em sistemas usuais isso torna-se dificil já que fibras monomdo e conectores de baixa perda eleva bastante o custo do sistema, e as fontes de baixa coerência aumenta a dispersão material o que reduz a capacidade de transmissão de dados do sistema.
Com isso pode-se concluir que em fibras multimodo não pode-se deixar de considerar oruido modal na projeção do seus sistemas.

Gráfico da potência recebida para diferentes modos

Ruido Partição de modos

O ruido de partição de modos está associado a flutuações de intensidade nos modos lungitudinais de um diodo laser. Este mecanismo é o ruido dominante em sistemas laser/fibra monomodo.
As flutuações de intensidade podem ocorrer em vários modos de um laser multimodo, mesmoquando a potência óptica total na saída é constante. A figura mostra como diferentes modos ou gurpos de modos dominam a saída óptica em instantantes temporais distintos.`

O ruido mode-partition se torna mais evidente quando a quantidade de dados aumenta. Este ruido pode ser reduizido operando a fibra onde ela tem menor dispersão, este efeito pode ser reduzido também utilizando diodo laser com amenor quantidade modos longitudinais possíveis.

Eletronic-Amplifier Noise
Um amplificador eletronico normalmente segue o fotodector para amplificar o sinal de recepçao para um nível utilizavel. Em uma situaçao ideal, tanto o sinal quanto o ruido teriam que ser multiplicados por um amplificador de sinal de ganho G. Entao a relaçao sinal ruído serial igual tanto na entrada quanto na saída. Mas istonao acontece em amplificadores reais, no qual nao multiplica apenas o ruido de entrada, mas o próprio amplificador produz ruido, e isto reduz a SNR.
Sendo Pout o ruido introduzido ao sistema, para incluir este ruído ao sistema podemos pegar um amplificador ideal e adcionar um ruido termico na entrada do sistema. Pin =PoutG. Agora é defindo a temperatura do amplificador de ruído Ta. Utilizando aseguinte equaçao:
Pin =PoutG=4kTa∆f
Como islusrado na figura a seguir:

Combinando a equaçao anterior com o ruido termico no resistor, a equaçao equivalente seria
Pn=4k(T+Ta)∆f=4kTe∆f
Onde T é a temperatura no resistor e
Te=T +TA
Em outras palavras definimos como sendo o amplificador perfeito, mas ao analisar o ruido, este é acresicdo por aumentar a temperatura do resistor.Amplificador de ruído óptico
Para os amplificadores ópticos começamos com a definiçao de figura de ruido que é dada pela equaçao:
F=(S/N)in(S/N)out
O amplificador em série ilustrado na próxima figura:

consiste em N amplificadores, em que cada um tem um ganho Gk e figura de ruido Fk. Portanto, a figura de ruído para K amplificadores é:
F=(S/N)k,in(S/N)k,out
Existe uma perda de potência de...
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