INTRODUZIONE: CONNETTORI E GIUNTI OTTICI
Un giunto per fusione viene ottenuto semplicemente fondendo insieme i due tronconi
di fibra. Ne risulta una fibra unica senza interruzioni.
Il punto di saldatura è meccanicamente fragile e richiede una protezione meccanica.
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INTRODUZIONE: IL RICEVITORE OTTICO
Il ricevitore ottico converte la luce modulata proveniente dalla fibra ottica in una
replica del segnale originale applicato al trasmettitore.
Il rivelatore di questa luce modulata è un fotodiodo tipo PIN o a valanga.
PIN
DIODO A VALANGA
Tipicamente i fotodiodi hanno una area sensibile di centinaia di micron di diametro.
L’allineamento fibra-fotodiodo è molto meno critico dell’allineamento nel trasmettitore
ottico.
La quantità di luce in uscita dalla fibra è molto piccola, e perciò i ricevitori ottici
impiegano amplificatori interni ad elevato guadagno. Precauzioni vanno prese per
evitare che l’amplificatore saturi, producendo segnale distorto.
I ricevitori ottici sono, come nel caso dei trasmettitori, di tipo analogico e digitale.
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INTRODUZIONE : IL RICEVITORE OTTICO ANALOGICO
Il primo stadio è un amplificatore operazionale connesso come un amplificatore di
transresistenza (amplificatore corrente-tensione). Questo stadio amplifica la debole
corrente proveniente dal fotodiodo e la converte in una tensione, tipicamente nel range
dei millivolt.
Lo stadio successivo è un semplice amplificatore di tensione realizzato con un
amplificatore operazionale.
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INTRODUZIONE : IL RICEVITORE OTTICO DIGITALE
Come nel ricevitore analogico, il primo stadio è un amplificatore corrente-tensione.
L’uscita di questo stadio è posta in ingresso ad un comparatore di tensione che
produce un segnale digitale pulito.
Il trimmer consente di regolare il punto di commutazione (trigger) dell’amplificatore e a
preservare la simmetria del segnale ricevuto.
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INTRODUZIONE: DIMENSIONAMENTO LINK PUNTO-PUNTO
1. Determinare la combinazione appropriata trasmettitore-ricevitore sulla base del segnale da trasmettere
(Analogico, Digitale, Audio, Video, RS-232, RS-422, RS-485, etc.).
2. Determinare il tipo di alimentazione disponibile (AC, DC, etc.).
3. Determinare se sono necessarie modifiche speciali (Impedenze, Larghezza di Banda, Connettori e Fibre
speciali, etc.).
4. Calcolare le perdite totali in dB in tutto il sistema sommando le perdite in fibra, nei giunti, nei connettori.
Questi parametri sono forniti dai produttori dei singoli componenti.
5. Confrontare la figura di perdita ottenuta con la perdita ottica ammissibile al ricevitore, mantenendo un
margine di sicurezza per l’intero sistema di almeno 3 dB.
6. Verificare che la larghezza di banda sia adeguata a trasmettere il segnale desiderato.
Se, dopo il calcolo, il sistema si dimostra inadeguato per trasmettre il segnale richiesto alla distanza
necessaria, è necessario scegliere una diversa combinazione trasmettitore/ricevitore o una fibra con perdite
minori.
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COMUNICAZIONI OTTICHE: PROSPETTIVA STORICA
Convenzionalmente si
considerano “comunicazioni
ottiche” gli scambi di
informazioni tra esseri umani
utilizzanti la radiazione
elettromagnetica nella “banda”
ottica o spettro visibile.
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PROSPETTIVA STORICA
Epoca preistorica: nascita comunicazioni ottiche con i primi
segnali di fuoco, forma primitiva di comunicazione digitale 1-bit
(fuoco acceso-fuoco spento).
Epoca classica: il greco Polibio introduce un codice (look-up
table) permettendo la trasmissione di brevi messaggi mediante
l’accensione di “pattern” di torce.
riga=3
colonna=2
α
β
γ
δ
ε
ζ
η
ϑ
ι
κ
λ
µ
ν
ξ
ο
π
ρ
σ
τ
υ
ϕ
χ
ψ
ω
Lettera trasmessa = µ
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PROSPETTIVA STORICA
Epoca romana: costruzione di torri a “vista” sul territorio
dell’Impero per permettere la comunicazione codificata di
messaggi (tipicamente militari) attraverso sequenze di
configurazioni di torce accese (telegrafo ottico).
Si tratta di sistemi di
trasmissione in atmosfera libera,
soggetti alle intemperie (pioggia,
nebbia, etc. ) e con velocità di
trasmissione molto basse.
Sistemi ottici simili furono sviluppati fino all’avvento della
telegrafia “elettrica” (1838) con Samuel Morse (1791-1872). La
telegrafia è un sistema di comunicazione digitale binario
(impulsi brevi – impulsi lunghi).
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PROSPETTIVA STORICA
Lo sviluppo delle comunicazioni ottiche è basato
sull’avanzamento delle conoscenze scientifiche sulla
natura e sulle proprietà della luce.
1600-1700
• Isaac Newton (1642-1727)
• Robert Boyle (1627-1692)
• Christiaan Huygens (1629-1695)
Sperimentano per determinare la natura della luce. Newton
scopre la dispersione (la luce solare è composta da uno spettro
di colori).
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PROSPETTIVA STORICA
1800-1900
William Herschel (1738-1822) scopre l’energia infrarossa nello
spettro solare.
Augustine-Jean Fresnel (1788-1827) sviluppa la prima teoria
matematica dettagliata sulle proprietà ondulatorie della luce.
Spiega per la prima volta gli effetti dovuti alla diffrazione già
osservati da Francesco Grimaldi (1618-1663).
Heinrich Hertz (1857-1894) osserva l’effetto fotoelettrico nel
1887 e mostra che la luce assume la forma di particelle o
pacchetti di energia (fotoni).
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PROSPETTIVA STORICA
1800-1900
Albert Einstein (1879-1955) spiega l’effetto fotoelettrico (Premio
Nobel nel 1905).
James Clerk Maxwell (1831-1879) unifica con le Equazioni di
Maxwell il campo elettrico e magnetico: sono formalmente
equazioni delle onde. Hertz osserva in laboratorio onde radio
generate da correnti elettriche.
Guglielmo Marconi (1874-1937) realizza la prima trasmissione
con onde radio. Nasce la telegrafia senza fili, che presto
diviene “comunicazione radio”.
L’etere viene oggi utilizzato per molti sistemi di trasmissione:
radio, telefonia cellulare, TV, ponti radio a microonde,
trasmissioni satellitari, etc.
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PROSPETTIVA STORICA
1800-1900
John Tyndall (1820-1893) dimostra la riflessione interna totale
della luce in un getto d’acqua. È la prima esperienza di luce
guidata in una guida d’onda ottica. La propagazione della luce
è confinata in un mezzo e ne segue il profilo geometrico.
Tyndall non trova applicazioni pratiche alla sua scoperta.
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