Only Connect: una guida alla fibra ottica

Benvenuti in un altro post della serie di Nick Locke, diNicab Ltd, che ha oltre 15 anni di esperienza nel settore della produzione elettronica specializzato nell'assemblaggio di cavi di interconnessione.

Benvenuti in un altro post della serie di Nick Locke, diNicab Ltd, che ha oltre 15 anni di esperienza nel settore della produzione elettronica specializzato nell'assemblaggio di cavi di interconnessione.

Come forse saprai, sono un grande fan della fibra ottica, il motivo principale è che la larghezza di banda è enorme e i suoi usi sono quasi infiniti. Oh, e non arrugginirà!

Questa settimana ho deciso di regalarvi una vera chicca con la guida alla fibra ottica dei nostri amici della FOA (Associazione Fibre Ottiche).

Fibra ottica

La fibra ottica è il mezzo di comunicazione che funziona inviando segnali ottici lungo sottilissimi filamenti di fibra di vetro o plastica estremamente pura. La luce viene "guidata" lungo il centro della fibra chiamato "nucleo". Il nucleo è circondato da un materiale ottico chiamato "rivestimento" che intrappola la luce al suo interno utilizzando una tecnica ottica chiamata "riflessione interna totale". La fibra stessa è rivestita da un "tampone" poiché è realizzato per proteggerla dall'umidità e dai danni fisici. Il buffer è ciò che si rimuove dalla fibra per la terminazione o la giunzione.

Il nucleo e il rivestimento sono solitamente realizzati in vetro ultrapuro, sebbene alcune fibre siano tutte di plastica o abbiano un nucleo di vetro e un rivestimento di plastica. Il nucleo è progettato per avere un indice di rifrazione, un parametro ottico che misura la velocità della luce nel materiale, più elevato rispetto al rivestimento, che fa sì che la "riflessione interna totale" intrappoli la luce nel nucleo fino a un certo angolo , che definisce l'"apertura numerica" ​​della fibra.

La fibra di vetro è rivestita con un rivestimento protettivo in plastica chiamato "rivestimento tampone primario" che la protegge dall'umidità e da altri danni. Maggiore protezione è fornita dal "cavo" che ha le fibre e gli elementi di rinforzo all'interno di un rivestimento protettivo esterno chiamato "guaina".

Tipi di fibra: multimodale e monomodale, dimensioni nucleo/rivestimento

I due tipi di fibra sono multimodale e monomodale. All'interno di queste categorie, le fibre sono identificate dai diametri del nucleo e del rivestimento espressi in micron (un milionesimo di metro), ad esempio fibra multimodale 50/125 micron. La maggior parte delle fibre ha un diametro esterno di 125 micron: un micron è un milionesimo di un metro e 125 micron equivalgono a 0,005 pollici, leggermente più grandi del tipico capello umano.

La fibra multimodale ha la luce che viaggia nel nucleo in molti raggi, chiamati modi. Ha un nucleo più grande (quasi sempre 50 o 62,5 micron) che supporta la trasmissione di molteplici modalità (raggi) di luce. La modalità multimodale viene generalmente utilizzata con sorgenti LED a lunghezze d'onda di 850 e 1300 nm (vedi sotto!) per reti locali (LAN) più lente e laser a 850 (VCSEL) e 1310 nm (laser Fabry-Perot) per reti che funzionano a gigabit al secondo o più .

La fibra monomodale ha un nucleo molto più piccolo, solo circa 9 micron, in modo che la luce viaggi in un solo raggio (modalità). Viene utilizzata per telefonia e CATV con sorgenti laser a 1300 e 1550 nm perché ha una perdita inferiore e una larghezza di banda praticamente infinita. La fibra ottica plastica (POF) è una fibra con nucleo di grandi dimensioni (circa 1 mm), solitamente con indice di gradino, utilizzata per reti corte e a bassa velocità.

Il PCS/HCS (silice rivestita di plastica o dura, rivestimento di plastica su un nucleo di vetro) ha un nucleo di vetro più piccolo (circa 200 micron) e un rivestimento di plastica sottile.

Il multimodale Step Index è stato il primo progetto di fibra. Ha un'attenuazione maggiore ed è troppo lento per molti usi, a causa della dispersione causata dalle diverse lunghezze del percorso dei vari modi che viaggiano nel nucleo. La fibra con indice di passo non è ampiamente utilizzata: solo POF e PCS/HCS (silice rivestita in plastica o dura, rivestimento in plastica su un nucleo di vetro) utilizzano oggi un design con indice di passo.

La fibra multimodale con indice graduato utilizza variazioni nella composizione del vetro nel nucleo per compensare le diverse lunghezze del percorso delle modalità. Offre una larghezza di banda centinaia di volte maggiore rispetto alla fibra Step Index, fino a circa 2 gigahertz. Sono in uso due tipi, 50/125 e 62,5/125, dove i numeri rappresentano il diametro del nucleo/rivestimento in micron.