FIBRE OTTICHE E TELECOMUNICAZIONE, Guide, Progetti e Ricerche di Telecomunicazioni

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La fibra ottica

Le origini..

Prima di poter parlare di fibra ottica, parliamo del doppino telefonico; Il doppino telefonico è un tipo di cavo molto utilizzato sia nella telefonia sia nella reti Ethernet attuali. In genere un cavetto telefonico comprende 4 doppini. E’ formato da una coppia di fili conduttori (uno trasporta il segnale e l’altro funge da riferimento di terra), in genere di rame e spessi < 1 mm, intrecciati in modo da limitare il fenomeno della diafonia. Il doppino è nato per il trasporto della voce umana che ha una banda di frequenza compresa tra i 300 e 3300 Hz

Un po’ di storia..

 La primissima fibra ottica è stata brevettata nel 1956 per uso medico. La perdita di segnale subita dalla luce all’interno della fibra risultava essere molto alta, fatto che ne limitava l’utilizzo alle sole brevi distanze.  La vera rivoluzione nel mondo delle Telecomunicazioni avvenne negli anni Sessanta quando Charles Kao, intuì che l’attenuazione delle fibre contemporanee era causata dalle impurità presenti nel vetro.  Nel suo articolo pubblicato nel 1966 dimostrò che si poteva sviluppare una fibra ottica in vetro altamente puro da trasportare l’energia luminosa anche su lunghe distanze.

Un po’ di storia..

 Nel 1970 è stata prodotta la prima fibra ottica utilizzata nelle telecomunicazioni, che aveva le seguenti caratteristiche: attenuazione inferiore ai 17 dB/km( decibel ); capacità di trasporto del segnale 65.000 volte maggiore rispetto al rame.

• Il primo cavo transatlantico ad usare fibra ottica iniziò ad operare nel 1988 e ad oggi tutta la rete principale in Italia è totalmente realizzata in fibra ottica.

Svantaggi fibra ottica

• Tecnologia in rapida evoluzione;
• Costosa realizzazione costruttiva;
• Difficoltà di connessione tra fibre ottiche;
• Accessori costosi;
• Strumenti di prova costosissimi;

Perché la fibra ottica

 I tradizionali sistemi DSL lavorano su un principio molto semplice: se ci si trova vicino alla centrale si ha un buon segnale, ma se ci si allontana diminuisce la velocità di connessione,  Con la Fibra Ottica invece il segnale (molto più potente fin dalla sorgente) può essere consegnato alle varie utenze senza alcun degrado.

SPETRO OTTICO

L’occhio umano riesce a percepire solo una piccola parte delle radiazioni elettromagnetiche e questa piccola parte viene chiamata spettro ottico che è quella parte dello spettro elettromagnetico che cade tra il rosso e il violetto includendo anche altri colori percepibili all’occhio umano che danno vita al fenomeno di luce. La lunghezza d’onda della luce visibile nell’aria va dai 390 ai 700 (nanometri) mentre le frequenze dello spettro visibile variano tra i 770 e 430 THz ( Terahertz ). Lunghezza d’onda e frequenza sono inversamente proporzionali.

Spettro ottico

 le radiazioni con lunghezza d’onda minore (e quindi frequenza maggiore) sono gli ultravioletti, i raggi X, i raggi gamma e i raggi cosmici;  le radiazioni con lunghezza maggiore (e frequenza minore) sono gli infrarossi, le microonde e le onde radio, lo spettro visibile è compreso tra l’ultravioletto e gli infrarossi.  Tutte queste radiazioni hanno la stessa natura, sono infatti tutte composte da fotoni(particelle prive di massa).

ANGOLO DI ACCETTAZIONE

L’angolo di accettazione indica il numero di modi In cui la luce si può propagare attraverso la fibra. In pratica un raggio luminoso viene immesso nella fibra ottica, facendo in modo che l'angolo di incidenza fra il nucleo e il mantello sia inferiore al valore limite. P.S Detto in parole semplice il raggio deve rimanere dentro il cono. Se esce c’è troppa dispersione per Esempio nella figura qui accanto la freccia rossa esce ciò non deve accadere.

ATTENUAZIONE DELL’IMPULSO E

PERDITE PER DIFFUSIONE

•È dovuta all’intervento di fenomeni fisici che causano attenuazione della potenza lungo la fibra; tali perdite, valutate statisticamente in termini di attenuazione specifica, sono dovute a:  presenza di impurità all'interno del materiale;  specifiche delle guide dielettriche aperte.

• Le perdite di segnale per diffusione sono causate da: ➢ piccole irregolarità del mezzo

DISPERSIONE CROMATICA

 Fenomeno dovuto al fatto che la luce pura trasmessa in fibra dal trasmettitore non è perfettamente monocromatica, ma si compone in realtà di fasci di luce di colore diverso cioè con frequenze o lunghezza d'onda, e quindi la velocità è diversa

BANDA PASSANTE DALLA FIBRA

OTTICA

 La banda passante di una fibra ottica è la frequenza massima di trasmissione, espressa in MegaHz, per la quale il segnale trasmesso subisce un’attenuazione.  Più la banda è larga, maggiore sarà la sua capacità di sostenere trasmissioni ad alta velocità.  La banda passante è espressa in MHz\km o GHz\km. Dipende dalla lunghezza d’onda della trasmissione e dai parametri fisici della fibra (diametro, materiali, ecc.).

Fibre monomodali e multimodali

• Confronto tra fibra monomodale e multimodale: