Speciale: Fibra Ottica
Un pò di teoria...
Le fibre ottiche sono filamenti di materiali vetrosi o polimerici, realizzati in modo da poter condurre al loro interno la
luce (propagazione guidata), e che trovano importanti applicazioni in telecomunicazioni, diagnostica medica e
illuminotecnica.
Ogni singola fibra ottica è composta da due strati concentrici di materiale
trasparente estremamente puro: un nucleo cilindrico centrale, o core, ed un
mantello o cladding attorno ad esso.
Il core presenta un diametro molto piccolo di circa 10 µm per le monomodali
e 50 µm per le multimodali, mentre il cladding ha un diametro di circa 125
µm. I due strati sono realizzati con materiali con indice di rifrazione
leggermente diverso, il cladding deve avere un indice di rifrazione minore
(tipicamente 1,475) rispetto al core (circa 1,5).
La fibra ottica funziona come una
specie di specchio tubolare.
La luce che entra nel core ad un certo
angolo (angolo limite) si propaga mediante una serie di riflessioni alla
superficie di separazione fra i due materiali del core e del cladding.
All'esterno della fibra vi è una guaina protettiva polimerica detta jacket che
serve a dare resistenza agli stress fisici e alla corrosione ed evitare il contatto
fra la fibra e l'ambiente esterno.
Diversi tipi di fibre si distinguono per diametro del core, indici di rifrazione,
caratteristiche del materiale, profilo di transizione dell'indice di rifrazione e drogaggio (aggiunta di piccole quantità di
altri materiali per modificare le caratteristiche ottiche).
Il core e il cladding della fibra ottica possono essere realizzati in silice oppure in polimeri plastici.
L'attenuazione dell’informazione “luminosa”.
Tale fenomeno è dovuto principalmente allo scattering e alla presenza di
giunzioni tra i diversi tratti del sistema ottico. Lo scattering si verifica quando,
incontrando imperfezioni strutturali della fibra, il raggio luminoso tende a
perdere potenza ottica e ad uscire dal nucleo del dispositivo.
L’attenuazione alle giunzioni, invece, è causata dalla difficoltà pratica di
connettere due tratti di fibra allineando perfettamente i due nuclei. Attualmente
si impiegano giunti a fusione in grado di consentire bassi livelli di
attenuazione.
Applicazioni e sviluppo della fibra ottica
L'utilizzo e la domanda di fibra ottica è cresciuta enormemente e le applicazioni in fibra ottica sono numerose:
telecomunicazioni, reti globali, reti locali, trasmissione di voce, dati, o video.
Attualmente numerosi vettori utilizzano la fibra ottica per portare i servizi telefonici Plain Old Telephone Service
(POTS) attraverso le loro reti a livello nazionale. I vettori locali (LECs) utilizzano la fibra anche per portare questo
stesso servizio dalla centrale a livello di quartiere e adesso direttamente fino a casa (fiber to the home [FTTH]).
L'alta larghezza di banda fornita dalla fibra la rende la scelta perfetta per la trasmissione di segnali a banda larga,
come la televisione ad alta definizione (HDTV) di trasmissioni televisive.
I sistemi di trasporto intelligenti, come ad esempio le autostrade con
semafori intelligenti, caselli automatizzati, e pannelli a messaggio variabili,
utilizzano anche sistemi di telemetria in fibra ottica.
Un'altra applicazione importante per la fibra ottica è l'industria biomedica.
Sistemi a fibre ottiche sono utilizzate nella maggior parte dei dispositivi di
telemedicina moderni per la trasmissione delle immagini diagnostiche
digitali.
Altre applicazioni di fibra ottica includono lo spazio, il settore militare,
automobilistico, e il settore industriale.
<-- Sorgente; Canadian Photonics Consortium
