Caratteristiche tecniche, tipologie e vantaggi della fibra ottica

Le fibre ottiche sono lamenti di materiali vetrosi o polimerici, realizzati in modo da poter condurre la luce. In un sistema ottico come le fibre, i segnali vengono trasmessi sotto forma di fotoni che non hanno carica elettrica e quindi non possono essere influenzati da campi elettrici e magnetici. Attraverso i fotoni inoltre si esclude qualsiasi forma di crosstalk dato che la bassa perdita di flusso luminoso, che può avvenire all’interfaccia di bordo della bra, è trattenuta dal rivestimento opaco che la avvolge, garantendo così che segnali ottici non interferiscano con altri provenienti da fibre poste in prossimità.

Ogni singola fibra ottica è composta da due strati concentrici di materiale trasparente estremamente puro: un nucleo cilindrico centrale (core), ed un mantello (cladding) attorno ad esso. La fibra ottica funziona come una specie di specchio tubolare. La luce che entra nel core ad un certo angolo si propaga mediante una serie di riflessioni alla superficie di separazione fra i due materiali del core e del cladding. Le fibre ottiche sfruttano il principio della deviazione che un raggio di luce subisce quando attraversa il conne fra due materiali diversi (core e cladding nel caso delle fibre); la deviazione dipende dagli indici di rifrazione dei due materiali, il cladding in questo caso deve avere un indice di rifrazione minore rispetto al core. Oltre un certo angolo di rifrazione, a meno che la fibra non compia curve troppo brusche, il raggio rimane intrappolato all’interno del materiale. C’è da dire però che una parte del raggio luminoso, quindi una parte del segnale viene comunque disperso fuori dal core in quantità diverse a seconda dell’angolo di rifrazione.

Le fibre ottiche sono di due tipi: monomodali e multimodali. Nelle fibre multimodali raggi diversi possono colpire la superficie con diversi angoli (detti modi), proseguendo quindi con diversi cammini. Le fibre monomodali sono così sottili che si comportano come una guida d’onda infatti la luce avanza in modo rettilineo, senza rimbalzare. Per quanto riguarda le fibre multimodali il diametro del core è di 50 micrometri o 62,5 micrometri , più o meno la dimensione di un capello, mentre per le fibre monomodali il diametro è di 8 micrometri o 10 micrometri. Per entrambe il diametro del cladding è di 125 micrometri.
Le fibre monomodali sono certamente più costose ma riescono a reggere velocità più elevate e distanze ben più lunghe, prima che sia necessario un amplificatore ottico, rispetto alle multimodali. All’esterno della fibra vi è una guaina protettiva polimerica detta “jacket” che serve a dare resistenza agli stress fisici e alla corrosione evitando il contatto fra la fibra e l’ambiente esterno.

Infine riassumendo i principali vantaggi delle fibre rispetto ai cavi in rame nelle telecomunicazioni si ha:

• Immunità alle interferenze elettromagnetiche (possono essere danneggiate solo da radiazioni alfa e beta).
• Maggiore velocità di trasmissione.
• Minore attenuazione quindi maggiori distanze raggiungibili da un segmento (alcuni standard permettono lunghezze fino a 100 km).
• Assenza di diafonia.
• Minore peso ed ingombro.
• Minore potenza contenuta nei segnali.
• Maggiore resistenza alle condizioni atmosferiche.
• Assenza di problemi legati ai rischi di scariche.