Appunti di Comunicazioni elettriche Trasmissione numerica su fibre ottiche Introduzione . 1 Dispersione modale: fibre multimodali e monomodali. 4 Dispersione cromatica . 6 Dispersione spaziale . 6 Attenuazione . 6 Schema di un sistema di trasmissione numerica in fibra ottica. 8 Richiami sulla luce coerente . 8 Richiami storici: laser e maser . 10 INTRODUZIONE In questi paragrafi diamo dei cenni ai sistemi di trasmissione che operano nel campo di frequenze del visibile e dell'infrarosso. Ricordiamo, a questo proposito, che si definisce spettro delle radiazioni elettromagnetiche l'insieme delle radiazioni caratterizzate da tutte le possibili lunghezze d'onda (simbolo: ). Tale spettro copre un intervallo di lunghezze d'onda molto esteso, approssimativamente da 10-11 cm (valore minimo) e 104 cm (valore massimo). A seconda dei valori delle lunghezze d'onda, si distinguono alcuni tipi di radiazioni, indicate nella figura seguente: Onde radio Microonde Infrarosso LUCE Ultravioletto VISIBILE Raggi X Raggi Gamma lunghezza d'onda crescente frequenza crescente L'infrarosso è la regione dello spettro elettromagnetico situata tra la regione della luce visibile e quella delle microonde, con lunghezza d'onda compresa tra 0.75m e 1mm (le corrispondenti frequenze vanno da 300 GHz a 400 THz). Nonostante sia possibile usare, su brevi tratte, la trasmissione irradiata, il mezzo di gran lunga più attraente, per l'uso di queste frequenze, è la fibra ottica, che lavora a frequenze dell'ordine di 1014 Hz (100 THz). Questo valore di frequenza indica che il cavo in fibra ottica utilizza, per trasportare i dati, segnali luminosi, eliminando così il problema dell'interferenza elettrica; questo lo rende il mezzo trasmissivo ideale in ambienti che hanno un'elevata interferenza elettrica. La fibra ottica è una guida d'onda dielettrica. Essa consiste infatti di una parte centrale in vetro circondata da parecchi strati di materiali protettivi: Appunti di "Comunicazioni Elettriche" Nel caso più semplice, possiamo considerare un cilindro centrale, detto nucleo (a sezione circolare), di materiale dielettrico con indice di rifrazione n0, rivestito da un involucro dielettrico, detto mantello, coassiale con il nucleo, con indice di rifrazione n1 minore del precedente: In particolare, quella indicata in figura è una fibra step-index, nella quale cioè le variazioni di indice di rifrazione dal nucleo al mantello sono brusche: E possibile dimostrare, usando le equazioni del campo elettromagnetico, che la differenza dei valori di indice di rifrazione, che di solito si esprime mediante la cosiddetta apertura numerica, 2 2 data da = n 0 - n 1 , è essenziale se si vuole assicurare la propagazione nel nucleo dei modi guidati. Per ciascuno di questi modi, esiste una frequenza critica (che dipende sia dalla geometria sia dall'apertura numerica ) al di sotto della quale il modo non può propagarsi. Fa eccezione, a questa regola, solo il cosiddetto modo fondamentale, che è sempre presente. Una desc Continua »