O que é chirp? Que limitações impõem para as comunicações ópticas?
Passo 1
Resumo do enunciado: a questão pede para a gente entender o que é “chirp” e como essa característica afeta (ou limita) os sistemas de comunicação óptica. O conteúdo envolve óptica de fibra, modulação de lasers e dispersão cromática.
Passo 2
Conceito de chirp: quando a gente modula um laser (normalmente de diodo) em intensidade, não mexe só na amplitude do pulso, mas também na sua fase. E como a frequência instantânea é a derivada da fase, a gente acaba tendo uma variação de frequência dentro do pulso – isso é o chirp. Matematicamente podemos dizer que a frequência instantânea é $$
\omega_{inst}(t)=\frac{d\phi(t)}{dt}
$$onde é a fase óptica.
\omega_{inst}(t)=\frac{d\phi(t)}{dt}
$$onde
Passo 3
Origem do chirp nos lasers de diodo: a emissão depende da densidade de portadores que altera tanto o ganho quanto o índice de refração do chip. A mudança de índice gera mudança de fase e, portanto, deslocamento de frequência. A relação entre variação de fase e variação de potência define o parâmetro de chirp
do laser.
Passo 4
Impacto do chirp em fibra óptica: na fibra existe dispersão cromática, ou seja, diferentes frequências viajam em velocidades ligeiramente diferentes. Se o pulso chegar com chirp (com vários tons de frequência), cada componente se espalha de um jeito, alargando o pulso temporal.
Passo 5
Limitações impostas: pulsos alargados viram interferência entre símbolos (ISI), limitando a distância de transmissão sem compensação de dispersão e também a taxa de bits máxima. Em resumo, quanto maior o chirp, mais severo o alargamento por dispersão e menor o produto distância×taxa.
Resposta
Chirp é a variação de frequência instantânea dentro de um pulso óptico (causada pela modulação de fase/em amplitude do laser). Em sistemas de comunicação óptica, esse chirp interage com a dispersão cromática da fibra, espalhando o pulso no tempo, o que gera interferência entre símbolos e limita tanto o alcance de transmissão quanto a taxa de bits sem usar técnicas de compensação de dispersão.