1. Fibre ottiche


 La quantità di informazione che si può trasmettere nell'unità di tempo nei sistemi di comunicazione che utilizzano la modulazione, cresce all'aumentare della frequenza portante.

Se si impiega la luce come onda elettromagnetica, si intuisce che è possibile aumentare di almeno un fattore mille la quantità di informazione trasmesse. Il mezzo che consente il trasporto della radiazione luminosa è la fibra ottica. Oltre alla maggior quantità di informazione trasmesse (fino ad alcuni Gbit/sec. su 130 Km. senza ripetitori), altri notevoli vantaggi delle fibre sono l'ingombro e peso ridotti, bassi valori di attenuazione (qualche decimo di dB/Km), immunità ai disturbi atmosferici e all'induzione elettromagnetica, assenza di diafonia.

La fibra ottica, inoltre, è un isolante elettrico e ben resiste alle situazioni ambientali difficili come in presenza di aggressivi chimici ed alle alte temperature.

Gli attuali sistemi telefonici a fibra ottica operano a 140 Mbit/sec. e sono in sviluppo sistemi a 565 Mbit/sec. in grado di supportare 7.860 canali PCM con multiplazione a divisione di tempo.

La sorgente di luce utilizzata per le fibre ottiche è il diodo LED oppure il diodo LASER a semiconduttore. Le lunghezze d'onda impiegate sono quelle tipiche del vicino infrarosso, 800 nm.-900 nm. e lontano infrarosso, 1300 nm.-1550 nm. dove le fibre ottiche presentano un minimo di attenuazione. Il LED può essere modulato a frequenze non molto elevate (10-150 MHz) mentre il diodo LASER può lavorare con frequenze che arrivano fino a 5 GHz. I fotorivelatori impiegati sono i fotodiodi a valanga APD oppure i fotodiodi PIN. Il segnale luminoso trasdotto in forma elettrica, viene, poi, amplificato e decodificato. La fibra ottica è costituita da un sottile filo di vetro a base di silice con un nucleo interno denominato core con diametro che va da 10 ad alcune decine di m., ricoperto da un rivestimento concentrico anch'esso di vetro trasparente alla luce e alla radiazione infrarossa, denominato mantello (cladding) di diametro 125 m. Il cladding ha indice di rifrazione n2 di poco inferiore a quello del core n1 (dal 2 al 9 per mille in meno). Il core e il cladding, a loro volta, sono ricoperti da un rivestimento primario di materiale plastico per la protezione della fibra dalle abrasioni meccaniche; il suo diametro è di 250 m. In fig. 1 si mostra la struttura della fibra ottica.

 Fig. 1. - Struttura di una fibra ottica.
 
Per meglio comprendere i fenomeni che avvengono nella fibra durante la trasmissione della luce, si premettono alcuni cenni di ottica geometrica.