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INNOVAZIONE/ Ecco come le nuove fibre ottiche evitano i "messaggi incrociati"

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Da quando nel 1965 Charles K. Kao della STC e Gorge A. Hockham del British Post Office dimostrarono che l’elevata attenuazione delle fibre ottiche allora in circolazione era causata dalle impurità contenute nel vetro - individuando in questo modo l’ostacolo da superare per poter trasmettere segnali ottici a grandi distanze - l’uso delle fibre ottiche è andato rapidamente espandendosi in molti settori tecnologici, in particolar modo in quello delle telecomunicazioni.

Le fibre ottiche, com’è noto, sono sottili filamenti di materiale vetroso (o polimerico) che consentono la trasmissione di luce al loro interno.

Il loro principio di funzionamento è piuttosto semplice e si basa su un fenomeno ottico noto come “riflessione totale”.

In pratica, le fibre ottiche sono composte da due strati concentrici di materiale trasparente: un nucleo cilindrico centrale (core) e un mantello (cladding) di spessore uniforme che lo ricopre.

I due strati devono essere realizzati con materiali di diversa densità ottica (ovvero con differente indice di rifrazione) e il nucleo deve avere una densità ottica superiore a quella del mantello.

In questo modo, quando un raggio luminoso penetra nel nucleo con un corretto angolo d’ingresso, la luce può propagare lungo l’intera fibra rimbalzando ripetutamente sulla superficie di separazione fra nucleo e mantello.

Il motivo per cui il raggio luminoso rimane intrappolato all’interno del nucleo senza sconfinare nel mantello è una conseguenza della riflessione totale, un fenomeno dell’ottica geometrica che si manifesta ogniqualvolta un fascio di luce che propaga da un mezzo più denso a un mezzo meno denso incide sulla superficie di separazione fra i due mezzi con un angolo superiore a un certo angolo critico (detto angolo limite). Il fenomeno dovrebbe essere noto ai pescatori in quanto, nella maggior parte dei casi, il pesce (che sfortunatamente si trova nel mezzo otticamente più denso) a causa della riflessione totale non è in grado di vedere chi gli sta dando la caccia! Ma torniamo alle fibre ottiche. La loro tecnologia è in continua evoluzione e uno degli aspetti su cui si stanno concentrando gli sforzi di numerosi gruppi di ricerca, riguarda la creazione di “fibre multicore” che consentano la trasmissione simultanea di più segnali sulla stessa fibra ottica. Attualmente si riescono a realizzare fibre con numerosi nuclei centrali, tuttavia, quando questo numero è elevato (oggi si arriva anche ad alcune centinaia di nuclei per fibra) incominciano a manifestarsi problemi di scambio di segnali fra canali limitrofi (problema del cross-talking). Per superare questo inconveniente, un gruppo di ricercatori americani (dell’Università del Wisconsin e della Corning Inc.) ha recentemente proposto un nuovo tipo di fibra ottica in cui la trasmissione del segnale non è più demandata alla presenza di un core e di un cladding.



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