Guida pratica al funzionamento della fibra ottica

Mentre molti di noi hanno sentito il termine “fibra ottica” per descrivere banalmente un tipo di cavo o una tecnologia che “utilizza la luce”, pochi di noi sono davvero in grado di capire di che si tratti. Di seguito vengono descritte in modo molto semplice le nozioni di base sulla tecnologia della fibra ottica, lo scopo di questa tecnologia, le caratteristiche, i vantaggi e il luogo in cui la utilizziamo oggi.

Cos’è la fibra?

La fibra o fibra ottica consiste in fili lunghi e sottili di vetro, del diametro di circa un capello umano. Questi piccolissimi fili sono predisposti in fasci che poi compongono il cavo di fibra ottica, ideale trasmettere segnali luminosi a lunghe distanze.

Alla fonte di trasmissione, i segnali luminosi vengono codificati in forma di dati, che sono gli stessi dati informatici che ti capita di vedere sugli schermi dello smartphone o del tuo PC. La fibra si occupa di trasmettere tali dati tramite la luce (questo è l’aspetto che garantisce massima velocità alla comunicazione) a un’estremità ricevente, dove il segnale luminoso viene nuovamente decodificato una volta arrivato a destinazione. Pertanto, la fibra ottica è in realtà un mezzo di trasmissione, una sorta di tubo progettato per trasportare segnali su lunghe distanze, ovviamente a velocità molto, molto elevate.

Un po’ di storia…

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I cavi in ​​fibra ottica erano stati originariamente sviluppati negli anni ’50 per consentire l’uso degli endoscopi. Lo scopo era aiutare i medici a visualizzare l’interno del corpo di un paziente senza sottoporlo ad interventi chirurgici importanti. In seguito, circa dieci anni dopo, alcuni ingegneri si inventarono un modo per usare questa tecnologia solo per telefonare, fino agli importanti sviluppi a cui abbiamo assistito fino ad oggi e che fanno parte delle vite di chiunque.

Come funziona la fibra ottica

A livello fisico, la luce viaggia lungo un cavo in fibra ottica rimbalzando ripetutamente sulle pareti del cavo. Ogni particella di luce (fotone) rimbalza lungo il tubo con una continua riflessione interna simile a uno specchio. Il raggio di luce viaggia lungo il nucleo del cavo. Il nucleo è la metà del cavo e la struttura in vetro. Il rivestimento è un altro strato di vetro avvolto attorno al nucleo. Il rivestimento è lì per mantenere i segnali luminosi all’interno del nucleo.

Applicazioni della tecnologia in fibra

Oltre alle costruzioni di cavi plenum, i produttori di cavi in ​​fibra ottica sono in grado di costruire:

  • cavi affiancati;
  • cavi singoli;
  • cavi ibridi in rame;
  • costruzioni di cavi in ​​fasci e compositi che includono altri cavi in ​​fibra ottica, rame o, talvolta, doppini di alimentazione

I “cavi patch” o i “ponticelli in fibra” più corti vengono utilizzati per interconnettere vari dispositivi elettronici in una sala server, in un armadio delle telecomunicazioni o in un data center.

Usi della fibra ottica nella nostra vita quotidiana

Potresti aver visto fibre di plastica che trasportano luci colorate in applicazioni decorative. Quello che potresti non aver visto sono i veri cavi in ​​fibra ottica di vetro che ora sono la base delle nostre reti di comunicazione e di computer. Molte migliaia di miglia di cavi in ​​fibra ottica installati trasportano molti tipi di informazioni nel sottosuolo, nei tunnel, nei muri degli edifici, nei soffitti e in altri luoghi che non vedi. Per esempi di usi della fibra ottica nella nostra vita quotidiana includono applicazioni come:

  • reti di computer
  • trasmissione
  • scansione medica
  • equipaggiamento militare

Negli ultimi anni sono sorti altri usi delle fibre ottiche: i cavi in ​​fibra sono infatti diventati la spina dorsale per MAN, WAN e LAN. C’è stata una tendenza verso le applicazioni “FTTX” o “Fiber to the X“. Ovvero, ad esempio:

  • Fibra fino a casa (FTTH)
  • Fibra fino all’armadio (FTTC)
  • Fibra fino al locale (FTTP)
  • Fibra verso l’Edificio (FTTB)
  • Fibra al Nodo (FTTN)

Inizialmente, gli usi delle fibre ottiche erano principalmente linee di cavi principali progettate per trasportare segnali ad aree popolate più ampie.

Tipi di cavi in ​​fibra ottica

Esistono molti tipi di cavi in ​​fibra ottica, spesso che finiscono in assemblaggi di cavi in ​​fibra ottica per svolgere la loro funzione.

Fibra monomodale e multimodale

I cavi in ​​fibra ottica, come abbiamo visto, trasportano segnali luminosi che poi vengono codificati e decodificati come dati. La fibra monomodale è la struttura più semplice. Contiene un nucleo molto sottile e tutti i segnali viaggiano verso il centro senza rimbalzare sui bordi. I cavi in ​​fibra ottica monomodale vengono generalmente utilizzati per applicazioni CATV, Internet e telefoniche, in cui i segnali vengono trasportati da fibre monomodali avvolte in un fascio.

I cavi in ​​fibra ottica multimodale vengono utilizzati anche come cavi patch o ponticelli per collegare le apparecchiature dati. Questi tipi di cavo possono inviare dati solo su brevi distanze. Pertanto, vengono utilizzati, tra le altre applicazioni, per l’interconnessione di reti di computer.

Esistono quattro tipi di cavi in ​​fibra ottica multimodale, identificati da “OM” (multimodale ottico). Uno standard industriale li ha poi designati come OM1, OM2, OM3 e OM4. Sono descritti da ISO / IEC 11801. Lo standard OM4 è stato approvato da TIA / EIA 492AAAD. Ogni OM ha un requisito minimo di larghezza di banda.

Plenum

Inoltre, i cavi in ​​fibra ottica possono essere realizzati per soddisfare i requisiti standard del settore per l’installazione in camere d’aria. Vengono utilizzati all’interno di edifici con materiali e composti speciali per rivestimenti. Chiamati “cavi plenum”, soddisfano i requisiti di fiamma e tossicità in caso di incendio.

Fibra ottica simplex e duplex

I cavi in fibra ottica Simplex contengono un singolo filo di vetro: la fibra simplex viene utilizzata dove è richiesta solo una singola linea di trasmissione e / o ricezione tra i dispositivi o quando viene utilizzato un segnale dati multiplex (comunicazione bidirezionale su una singola fibra).

Un cavo in fibra duplex, invece, è costituito da due fili di vetro o plastica.