1. Struttura delle fibre ottiche
UNfibra ottica(OF) è una fibra dielettrica trasparente utilizzata per guidare la luce. Una pratica fibra ottica è costituita da più strati di supporto trasparente, generalmente suddivisi in tre strati:
Nucleo: Situato al centro della fibra (diametro 5~80μm), composto da silice di elevata-purezza, drogata con una piccola quantità di droganti (ad es. biossido di germanio, pentossido di fosforo) per aumentare il suo indice di rifrazione (n1). Per le fibre di comunicazione, il diametro del nucleo è 5~10μm (fibra monomodale-) o 50~80μm (fibra multimodale-).
Rivestimento: Circondante il nucleo (diametro ~125μm), composto da silice di elevata purezza-con una piccola quantità di droganti (ad es. triossido di boro), destinati a ridurne l'indice di rifrazione (n2), leggermente inferiore al nucleo). Il rivestimento può essere a strato singolo-o multi-strato.
Rivestimento: Lo strato più esterno (in acrilato, gomma siliconica o nylon), che svolge una funzione protettiva. Comprende un rivestimento primario e un rivestimento secondario (rivestimento). Dopo il rivestimento, il diametro esterno della fibra è di circa 1,5 cm.
2. Classificazione delle fibre ottiche
Esistono 4 principali metodi di classificazione per le fibre ottiche; possono anche essere classificati in base alla composizione (ad esempio, fibre di silice, fibre contenenti fluoro-, fibre di plastica, ecc.).
(1) Classificazione in base al profilo dell'indice di rifrazione della sezione trasversale- della fibra
Diviso inIndice di passo Fibra (SIF)EFibra con indice classificato (GIF).
Passo Indice Fibra: Gli indici di rifrazione del nucleo e del rivestimento sono uniformi (indicati rispettivamente con \\(n_1\\) e \\(n_2\\)), con un cambiamento graduale nell'interfaccia tra nucleo e rivestimento. Il profilo dell'indice di rifrazione è espresso come:
Si trattava di una delle prime strutture di fibra, gradualmente sostituita da fibre a indice graduale nelle fibre multi-modali, ma ha riacquistato l'attenzione come struttura principale nelle fibre mono-modali.
Fibra con indice classificato: L'indice di rifrazione sull'asse del nucleo (n1) è il più grande, diminuisce gradualmente lungo la direzione radiale (seguendo una legge parabolica) e scende all'indice di rifrazione del rivestimento (n2) all'interfaccia del rivestimento del nucleo-; l'indice di rifrazione del rivestimento è uniforme(n2)
Il profilo dell’indice di rifrazione è espresso come:
Dove: g è l'esponente del profilo dell'indice di rifrazione; (a1) è il raggio del nucleo; (Delta) è la differenza relativa dell'indice di rifrazione
Caratteristica: riduce la dispersione modale nelle fibre multi-modali e aumenta la capacità di trasmissione.
(2) Classificazione per numero di modalità di propagazione
Diviso inFibra multi-modale (MMF)EFibra monomodale (SMF).
Fibra multi-modale: Per una data lunghezza d'onda operativa, nella fibra esistono più modalità di trasmissione. Il profilo dell'indice di rifrazione della sezione trasversale- può essere uniforme (grado-indice multi-modalità) o non-uniforme (gradato-indice multi-modalità). Caratteristiche: scarse caratteristiche di trasmissione, larghezza di banda stretta, piccola capacità di trasmissione.
Fibra monomodale: Per una determinata lunghezza d'onda operativa, nella fibra esiste solo una modalità di trasmissione (la modalità fondamentale), senza differenza di ritardo intermodale. Caratteristiche: larghezza di banda molto maggiore di quella delle fibre multi-modalità, adatta per la trasmissione ad alta-velocità.
(3) Classificazione in base alla lunghezza d'onda operativa
Diviso inFibre di-lunghezza d'onda cortaEFibre a-lunghezza d'onda lunga.
Fibre di-lunghezza d'onda corta: Lunghezza d'onda 0,6~0,9μm (valore tipico 0,85μm), uno dei primi prodotti, ora utilizzato raramente.
Fibre a-lunghezza d'onda lunga: Lunghezza d'onda 1,0~2,0μm (valori tipici 1,31μm, 1,55μm). In questa banda, le fibre di silice hanno una bassa attenuazione e una piccola dispersione del materiale. Caratteristiche: bassa attenuazione, ampia larghezza di banda, adatta per comunicazioni a lunga-distanza e di grande-capacità.
(4) Classificazione per tipo di rivestimento
Diviso inFibre strette-tamponateEFibre tubolari-sciolte.
Fibre strette-tamponate: i rivestimenti secondario e terziario sono strettamente legati al rivestimento primario, al nucleo e al rivestimento. Svantaggio: le caratteristiche di temperatura peggiorano dopo il rivestimento (il materiale del rivestimento ha un coefficiente di espansione elevato; il restringimento a bassa-temperatura provoca la microflessione della fibra, aumentando l'attenuazione).
Fibre tubolari-sciolte: La fibra pre-rivestita viene posizionata liberamente in un tubo di plastica, senza rivestimento secondario o terziario.Vantaggi: processo di produzione semplice; migliori caratteristiche di attenuazione-temperatura e proprietà meccaniche rispetto alle fibre strette-tamponate, sempre più ampiamente utilizzate.
