La fibra ottica è un “filo” - Eventi dell`Università di Parma

FIBRA OTTICA: LA RIVOLUZIONE
TECNOLOGICA DI LUCE E VETRO
La fibra ottica è un “filo” di vetro altamente trasparente, di spessore simile a un capello, formato da tre parti principali:
→ core: trasporta il segnale luminoso;
→ cladding: circonda il core, intrappolando la luce al suo interno;
→ coating: rivestimento plastico esterno, resistente e protettivo.
L’elevata purezza del vetro è un requisito fondamentale per poter utilizzare con successo la fibra
ottica, soprattutto per le comunicazioni a grande distanza. Le moderne fibre ottiche sono in
grado di trasmettere, alla lunghezza d’onda di 1,55 µm (= 1,55·10-6 m, infrarosso), più del 95% del
segnale luminoso sulla distanza di 1 km.
Per la fabbricazione della fibra ottica si utilizza la silice fusa (SiO2), che
fonde a una temperatura di circa 2000°C. La preforma, una barra (lunghezza circa 1 m, diametro
da qualche cm a qualche decina di cm) che riproduce su scala macroscopica le caratteristiche
della fibra ottica, viene filata a caldo su una torre di filatura, alta solitamente da qualche metro a
qualche decina di metri, che permette anche l’applicazione del rivestimento esterno. La filatura
avviene a velocità comprese tra qualche m/s e qualche decina di m/s, ottenendo, da una singola
preforma, da qualche decina fino a qualche centinaia di km di fibra ottica.
Il cladding della fibra ottica è in silice pura, mentre il core è in silice opportunamente drogata,
solitamente con germanio, per ottenere un aumento di indice di rifrazione. Grazie al salto
d’indice, la luce nel core che colpisce l’interfaccia con il cladding con un angolo opportuno
rimane intrappolata per effetto della riflessione interna totale.
La prima fibra ottica in silice con la qualità richiesta dalle telecomunicazioni è stata
fabbricata nel 1970 da Corning (USA). Oggi la rete in fibra ottica supera 1,5 miliardi di km di
lunghezza, sufficienti a circondare la Terra più di 25000 volte, ed è in continua espansione.
Nella maggior parte delle applicazioni pratiche la fibra ottica viene protetta inserendola in cavi, le cui caratteristiche
principali dipendono dall’ambiente di utilizzo (applicazione richiesta, distanza da coprire, tipo di posa). All’interno del
cavo la fibra non solo è protetta dagli elementi atmosferici, ma diventa più resistente alla trazione e alla curvatura,
quindi aumenta globalmente la sua robustezza e la sua tenuta nel tempo.
Generalmente i cavi in fibra ottica si distinguono in due categorie: da interno e da esterno. Questi ultimi devono
sopportare condizioni ambientali più difficili, che dipendono dal tipo di installazione (aerea, in condotte, direttamente
interrata o sottomarina). I cavi sottomarini, ad esempio, sono progettati per proteggere la fibra ottica, che trasporta
l’informazione, da acqua, pressione, onde, correnti e altre forze naturali, variabili a seconda della profondità, ma anche
dalle attività dell’uomo, principalmente pesca e navigazione. Questi cavi hanno tipicamente un diametro da circa 20 mm
a circa 70 mm. Più il cavo si trova in acqua poco profonda, più spessa deve essere la sua armatura.
Il primo cavo transatlantico per connettere Stati Uniti ed Europa, della lunghezza di 6000 km, è stato posato nel 1988.
Dal 2010 i cavi sottomarini collegano tutti i continenti, ad eccezione dell’Antartide. Il cavo sottomarino più lungo è il
South East Asia–Middle East–Western Europe (SEA-ME-WE 3), che si estende per 39000 km da Norden, Germania, a
Keoje, Corea del Sud, collegando 33 Paesi diversi.