Fibre Ottiche

Le fibre ottiche sono fili sottilissimi di materiale vetroso o di plastica, in grado di trasportare la luce.
Il modulatore genera una portante modulata dal segnale d’ingresso (informazione); il segnale modulato modula a sua volta un fotoemettitore a stato solido che converte il segnale da elettrico a ottico, trasforma cioè la portante modulata dal modulatore in una frequenza ottica. I dispositivi di conversione elettro-ottici utilizzati sono i diodi LED. L’insieme di modulatore e fotoemettitore costituisce il circuito di trasmissione del sistema di comunicazione.
Il trasmettitore viene connesso alla fibra mediante un connettore, la cui funzione è quella di garantire il massimo accoppiamento (perdite minime) tra fotoemettitore e fibra.
Nel sistema di comunicazione la linea è costituita da tratti di fibra connessi tra loro mediante connettori. Il segnale luminoso viene riconvertito in segnale elettrico mediante un fotorilevatore, che deve avere le stesse caratteristiche di lunghezza d’onda del fotoemettitore. I fotorilevatori utilizzati sono i diodi PIN (Positive Intrinsec Negative) e quelli APD (Avalanche Photo Diode). Il segnale riconvertito viene demodulato per ottenere il segnale d’informazione. L’insieme di fotorilevatore e demodulatore costituisce il ricevitore.
L’indice di rifrazione è dato dal rapporto fra la velocità della luce quando si trova nel vuoto e la velocità della luce nella sostenza considerata.
Le fibre ottiche sono classificate in base al modo di propagazione in monomodali e multimodali.

Le monomodali sono chiamate così perché la radiazione emessa da un diodo si propaga quasi parallelamente all’asse a cause delle ridotte dimensioni del core e dei valori molto piccoli degli angoli di riflessione.

Nelle multimodali invece i raggi si propagano con molti e vari angoli d’incidenza, inoltre le multimodali si dividono in fibre step-index e graded-index a seconda dell’indice di rifrazione.

Nelle fibre a salto d’indice (step-index) il valore dell’indice di rifrazione è costante in tutto il core, e cambia bruscamente nel punto di contatto tra il core e il cladding


Nelle fibre a variazione d’indice (graded-index) il valore dell’indice di rifrazione del core diminuisce gradualmente dal centro del core verso il cladding, assumendo il valore minimo sulla superficie di separazione fra core e cladding.


I principali parametri della fibra ottica sono la dispersione modale, la dispersione cromatica, l’attenuazione e la banda passante.

La dispersione modale è la differenza tra il tempo che il raggio immesso parallelamente all’asse impiega a percorrere la fibra e quello impiegato dal raggio immesso con la massima inclinazione possibile. La dispersione modale causa una perdita d’informazione dovuta alla deformazione del segnale ricevuto dal rilevatore rispetto all’impulso emesso dalla sorgente e all’eliminazione delle componenti dello spettro con frequenza più alta. È molto più accentuata nelle step-index.

La dispersione cromatica si manifesta con una dilatazione degli impulsi che si propagano a velocità diverse nella fibra perché l’indice di rifrazione dipende dalla lunghezza d’onda della radiazione.

L’ attenuazione è causata principalmente dall’assorbimento di energia da parte delle impurità metalliche presenti nella fibra, dipende fortemente dalla lunghezza d’onda.

La banda passante dipende dal tipo di fibra. Le fibre multimodali hanno una banda maggiore e sono usate nella LAN. La fibra monomodale ha la banda più ampia in quanto la dispersione modale è nulla.

Un sistema a fibre ottiche è costituito da: una sorgente luminosa, un mezzo di trasmissione e un ricevitore.

La sorgente luminosa può essere un LED o un laser e converte un segnale elettrico in impulsi luminosi.
Il mezzo di trasmissione è la fibra ottica vera e propria
Il fotorivelatore converte gli impulsi luminosi in segnali elettrici.