Questões de Engenharia Elétrica da Fundação para o Vestibular da Universidade Estadual Paulista (VUNESP)

Considere um guia dielétrico laminar (slab) simétrico composto por dois meios dielétricos com índices de refração n₁ e n₂, tal que n₁ > n₂. Assuma que a fonte laser disponível para excitar esse guia seja linearmente polarizada, e que a excitação será efetuada via acoplamento usando lentes, injetando o feixe do laser num dos extremos do guia, que chamaremos de entrada.

Assinale a alternativa que contém as condições básicas que teriam que ser satisfeitas para se excitar de forma eficiente o modo fundamental TE₀?

Observe que o comportamento TE é com relação à coordenada de propagação

• A.

  A polarização do campo elétrico na entrada deve ser paralela às interfaces e a frequência de operação tem que ser maior que a frequência de corte do modo TE₁.

• B.

  A polarização do campo magnético na entrada deve ser perpendicular às interfaces e a frequência de operação tem que ser maior que a frequência de corte do modo TE₁.

• C.

  A polarização do campo elétrico na entrada deve ser perpendicular às interfaces e a frequência de operação tem que ser menor que a frequência de corte do modo TE₁.

• D.

  A polarização do campo elétrico na entrada deve ser paralela às interfaces e a frequência de operação tem que ser menor que a frequência de corte do modo TE₁.

• E.

  A polarização do campo magnético na entrada deve ser paralela às interfaces e a frequência de operação tem que ser menor que a frequência de corte do modo TE₁.

Além da dispersão, os principais fenômenos que degradam os sinais que se propagam através de uma fibra óptica em enlaces de longa distância são:

• A.

  refração e absorção por radicais OH.

• B.

  refração e espalhamento.

• C.

  espalhamento e absorção por radicais OH.

• D.

  espalhamento e efeito Joule.

• E.

  efeitos térmicos e absorção por radicais OH.

Num sistema típico de comunicações por fibras ópticas, a dispersão sabidamente limita as taxas de transmissão pelo alargamento que esse fenômeno provoca nos pulsos que se propagam ao longo da fibra. Considere uma fibra multi-modo típica com perfil de índice de refração do tipo degrau, coloque em ordem crescente de alargamento temporal provocado pelos principais mecanismos de dispersão: dispersão devida ao material (DM), dispersão devida à geometria da fibra, chamada de dispersão do guia ou geométrica (DG), e a dispersão inter-modal (DIM).

• A.

  DIM, DG, DM.

• B.

  DG, DM, DIM.

• C.

  DIM, DM, DG.

• D.

  DG, DIM, DM.

• E.

  DM, DG, DIM.

O fenômeno que garante o funcionamento dos acopladores ópticos direcionais é o de

• A.

  refração interna parcial frustrada.

• B.

  transmissão externa parcial bloqueada.

• C.

  transmissão interna total frustrada.

• D.

  reflexão externa parcial bloqueada.

• E.

  reflexão interna total frustrada.

Na primeira metade dos anos 80 surgiu a terceira janela de operação nas comunicações ópticas à fibra, centrada em 1,55 micrometros. Essa janela passou a ser a mais utilizada, principalmente em sistemas de longa distância, a partir da primeira metade dos anos 90. Uma das principais causas foi a invenção do

• A.

  Semicondutor.

• B.

  Amplificador à Fibra Dopada com Érbio.

• C.

  Fotodiodo de Avalanche.

• D.

  Amplificador à Fibra por Efeito Raman.

• E.

  Fotodiodo PIN.

Considerando dois guias laminares (slabs) quaisquer, paralelos, assinale que condições devem ser satisfeitas para que esse arranjo funcione como um acoplador óptico direcional.

• A.

  As constantes de atenuação dos modos que se propagam nos guias devem ser diferentes, e a distância de separação entre eles deve ser suficientemente próxima.

• B.

  As constantes de fase dos modos que se propagam nos guias devem ser iguais, e a distância de separação entre eles deve ser nula.

• C.

  As constantes de fase dos modos que se propagam nos guias devem ser iguais, e a distância de separação entre eles deve ser suficientemente próxima.

• D.

  As constantes de atenuação dos modos que se propagam nos guias devem ser iguais, e a distância de separação entre eles deve ser suficientemente próxima.

• E.

  As constantes de fase dos modos que se propagam nos guias devem ser diferentes, e a distância de separação entre eles deve ser nula.

Existem três janelas no espectro que são utilizadas nos sistemas de comunicações ópticas, as quais estão centradas em 870 nm, 1 300 nm e 1 550 nm. Assinale a afirmativa correta associada a essas três janelas.

• A.

  870 nm: transmissão em altas taxas. 1 300 nm: mínimo de dispersão na sílica. 1 550 nm: máximo de perdas na sílica.

• B.

  870 nm: máximo de perdas na sílica. 1 300 nm: mínimo de dispersão na sílica. 1 550 nm: transmissão em altas taxas.

• C.

  870 nm: transmissão em baixas taxas. 1 300 nm: mínimo de perdas na sílica. 1 550 nm: mínimo de dispersão na sílica.

• D.

  870 nm: transmissão em baixas taxas. 1 300 nm: mínimo de dispersão na sílica. 1 550 nm: mínimo de perdas na sílica.

• E.

  870 nm: mínimo de perdas na sílica. 1 300 nm: máximo de dispersão na sílica. 1 550 nm: transmissão em altas taxas.

A Lei de Faraday estabelece que a fem (força eletromotriz) total em um circuito fechado é igual à taxa de variação em relação ao tempo

• A.

  do fluxo de corrente por cm² que percorre o circuito.

• B.

  do fluxo magnético total que enlaça o circuito.

• C.

  da velocidade angular da onda eletromagnética que envolve o circuito.

• D.

  da temperatura média do circuito.

• E.

  da diferença de tensão que enlaça o circuito.

Uma indústria pretende utilizar painéis fotovoltaicos para alimentar o seu centro de processamento de dados (CPD), que consome cerca de 2250 [kWh] por dia. Supondo que a radiação solar média possua potência equivalente a 1 [kW/m²] durante 3 horas do dia, e que nas demais horas essa potência equivalente seja nula, determine a área que deve ser ocupada pelos painéis fotovoltaicos para que toda energia requerida pelo CPD seja fornecida. Para tanto, considere que o rendimento do sistema é de 15%.

• A.

  50 [m²]

• B.

  75 [m²]

• C.

  500 [m²]

• D.

  750 [m²]

• E.

  5 000 [m²]

Com relação aos métodos de cálculo dos modos de propagação em guias dielétricos de seção reta planar bi-dimensional, assinale a alternativa correta.

• A.

  O método do Índice Efetivo é mais versátil que o método de Marcatilli na solução modal de guias com baixo contraste de índice e geometria mais complexa que os guias retangulares.

• B.

  Os métodos do Índice Efetivo e de Marcatilli não funcionam em frequências bem maiores que a frequência de corte em guias de baixo contraste de índice.

• C.

  Os métodos do Índice Efetivo e de Marcatilli são muito precisos em guias de alto contraste de índices.

• D.

  O método do Índice Efetivo é menos versátil que o método de Marcatilli na solução modal de guias com alto contraste de índice e geometria mais complexa que os guias retangulares.

• E.

  Os métodos do Índice Efetivo e de Marcatilli só fornecem boas aproximações para frequências próximas do corte em guias de baixo contraste de índices.