Progressi nelle fibre ottiche plastiche a bassa perdita e ad alta larghezza di banda

CONCETTI FONDAMENTALI E CLASSIFICAZIONE DELLE FIBRE OTTICHE

Il principio della propagazione della luce attraverso i POF è lo stesso di quello dei GOF. I POF sono fondamentalmente composti da due strati coassiali: il nucleo e il rivestimento. Il core è la parte interna della fibra che guida la luce, mentre il rivestimento circonda completamente il core. L'indice di rifrazione del nucleo è leggermente superiore a quello del rivestimento. Pertanto, quando l'angolo incidente della luce in ingresso al nucleo è maggiore dell'angolo critico, l'ingresso è confinato nella regione del nucleo a causa della riflessione interna totale all'interfaccia tra i diversi materiali dielettrici comprendenti ciascuno strato. Sebbene questo semplice concetto rappresenti un’utile approssimazione della guida della luce in molti tipi di fibre, non fornisce una spiegazione completa. La luce è in realtà un'onda elettromagnetica con una frequenza nel campo ottico. Una fibra ottica guida le onde secondo schemi distinti chiamati modi, che descrivono la distribuzione dell'energia luminosa attraverso la guida d'onda. Le fibre ottiche comunemente utilizzate possono essere suddivise in due classi in base alle loro proprietà modali: fibre monomodali e multimodali. Le fibre monomodali sono fibre a indice di gradino (SI), mentre le fibre multimodali possono essere suddivise in fibre SI e fibre a indice graduale (GI). SI e GI si riferiscono a modelli di variazione dell'indice di rifrazione con la distanza radiale dall'asse della fibra. La Figura 1 mostra schematicamente questi tre tipi di fibre: (a) la fibra monomodale, (b) la fibra multimodale SI e (c) la fibra multimodale GI.

Attualmente, la maggior parte dei GOF sono fabbricati con strutture monomodali e sono comunemente utilizzati in applicazioni a lunga distanza come le reti centrali e metropolitane. Per quanto riguarda la perdita di accoppiamento, il nucleo piccolo delle fibre monomodali rappresenta un grave svantaggio; quanto più piccolo è il diametro del nucleo, tanto più difficile sarà accoppiare la luce nella fibra. Pertanto, anche le fibre di tipo multimodale GI furono ampiamente studiate12-15 e impiegate in alcune applicazioni di telecomunicazioni fino alla metà degli-1980 anni '90. Tuttavia, poiché i GOF monomodali erano di gran lunga superiori sia in termini di attenuazione che di larghezza di banda, sono stati gradualmente spostati verso applicazioni di breve durata come le reti di archiviazione. L'accoppiamento della luce in una fibra monomodale richiede inevitabilmente tolleranze considerevolmente più strette rispetto a quanto avviene nei nuclei più grandi di una fibra multimodale. Tuttavia, sono state raggiunte tolleranze così ristrette; al giorno d'oggi, il GOF monomodale è diventato la scelta standard praticamente per tutti i tipi di telecomunicazioni che coinvolgono bitrate elevati o coprono distanze superiori a un paio di chilometri

D'altro canto, i POF hanno attirato l'attenzione come candidati ottimali per le reti a breve distanza come le reti intraedificio.9 Le fibre ottiche devono essere in grado di collegare diversi dispositivi nelle singole stanze di un edificio; quindi devono essere flessibili, facili da piegare e collegati in più punti. Com'era prevedibile, il GOF monomodale non è adatto a questa applicazione data la sua fragilità e il nucleo piccolo. Al contrario, i POF possono essere ingranditi fino a circa 1 mm di diametro senza perdere flessibilità o facilità di allineamento delle fibre.

L'AVVENTO DEI POF E L'ANALISI DELL'ATTENUAZIONE

Attualmente, la maggior parte dei GOF sono fabbricati con strutture monomodali e sono comunemente utilizzati in applicazioni a lunga distanza come le reti centrali e metropolitane. Per quanto riguarda la perdita di accoppiamento, il nucleo piccolo delle fibre monomodali rappresenta un grave svantaggio; quanto più piccolo è il diametro del nucleo, tanto più difficile sarà accoppiare la luce nella fibra. Pertanto, anche le fibre di tipo multimodale GI furono ampiamente studiate12-15 e impiegate in alcune applicazioni di telecomunicazioni fino alla metà degli-1980 anni '90. Tuttavia, poiché i GOF monomodali erano di gran lunga superiori sia in termini di attenuazione che di larghezza di banda, sono stati gradualmente spostati verso applicazioni di breve durata come le reti di archiviazione. L'accoppiamento della luce in una fibra monomodale richiede inevitabilmente tolleranze considerevolmente più strette rispetto a quanto avviene nei nuclei più grandi di una fibra multimodale. Tuttavia, sono state raggiunte tolleranze così ristrette; al giorno d'oggi, il GOF monomodale è diventato la scelta standard praticamente per tutti i tipi di telecomunicazioni che coinvolgono bitrate elevati o coprono distanze superiori a un paio di chilometri.

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