Estudo do enlace analógico de comunicação óptica no espaço livre empregando modulação externa - Alessandro Roberto dos Santos (2015)
A comunicação óptica no espaço livre (Free Space Optical Communication - FSO) é atualmente uma área na fotônica de grande interesse, demonstrado pelos estudos realizados por diversos grupos de pesquisas da área, devido aos benefícios oferecidos como a imunidade a bloqueio e interferência, facilidade de instalação, mobilidade, inexistência de uma regulamentação oficial para emprego, grande largura de banda, velocidade de transmissão e permitir o acesso a ultima milha (last mile). Para aplicações do FSO na área de defesa, estes benefícios citados são de grande importância, principalmente a imunidade a bloqueio e interferência. O fator limitante no desempenho do enlace FSO são os efeitos atmosféricos causados pela atenuação, composta pelo fenômeno de absorção e espalhamento, a turbulência atmosférica, representada principalmente pelo efeito da cintilação, além do fenômeno da dispersão atmosférica, pouco comentado na literatura. A conseqüência destes efeitos atmosféricos é a degradação do sinal óptico, reduzindo sua intensidade e alcance de propagação. Com isso, a fim de analisar o desempenho do enlace analógico de FSO, este trabalho tem por objetivo apresentar um estudo teórico do enlace empregando modulação externa através do modulador eletroóptico Mach-Zehnder de dupla entrada, detecção direta e sem amplificação, recorrendo aos conceitos de efeito eletroóptico, propagação do feixe óptico na atmosfera sob o efeito da atenuação, turbulência e dispersão atmosférica e as técnicas de detecção óptica através da fotodetecção. A partir dos conceitos, são modeladas expressões analíticas do sinal óptico na modulação analógica tipo banda lateral dupla (Double Side Band - DSB) e banda lateral simples (Single Side Band - SSB) na saída do transmissor e o modelo analítico do sinal de RF na saída do receptor sob influência dos fenômenos atmosféricos em questão. Definido os modelos citados, realiza-se a análise de desempenho do enlace a partir de dados atmosféricos de Manaus/AM e parâmetros de dispositivos disponíveis no mercado. O resultado deste estudo é apresentado através do balanço de potência óptica do enlace, da potência de RF em relação ao comprimento do enlace e das figuras de mérito, através da combinação das equações do ganho de RF, figura de ruído e da faixa dinâmica livre de espúrios. No fim desta dissertação, são apresentadas as conclusões com base nos conceitos apresentados e resultados obtidos, além da sugestão de trabalhos futuros para esta linha de pesquisa.