I mezzi trasmissivi vengono utilizzati per trasportare informazioni dai trasmettitori ai ricevitori.In particolare illustreremo le caratteristiche delle fibre ottiche in quanto sono i mezzi di trasmissione più moderni e più efficienti.
Teoria di propagazione delle onde luminose
Le onde luminose sono onde elettromagnetiche esattamente come le onde radio, raggi X e raggi Gamma: l'unica differenza è nella frequenza. Analizzando un raggio di luce detto incidente (Ri), che colpisce la superficie di separazione di due differenti materiali, si osserva che esso si divide in due:
I raggi Ri ed Rrl formano con la normale N passante per il punto d'incidenza O due angoli, detti angolo d'incidenza (a ) ed angolo di riflessione (b). Per la legge di riflessione sperimentalmente verificata, a =b. Esiste inoltre un altro angolo formato dal raggio Rrf con la normale N, detto angolo di rifrazione (g ). Per la legge di Snell o legge di rifrazione, il rapporto fra il seno dell'angolo d' incidenza e il seno dell'angolo di rifrazione è costante ed è pari al rapporto fra gli indici di rifrazione dei materiali.
n1* sena = n2 * senb
Il fenomeno della propagazione guidata della luce nelle fibre ottiche è legato alla riflessione totale, in particolara al caso in cui il raggio rifratto è assente, e quindi tutta l'energia viene trasmessa.
Le fibre ottiche più semplici sono costituite da materiali di vetro o di quarzo trasparenti alla radiazione della luce visibile. la struttura delle fibre ottiche è composta fondamentalmente da tre strati:
La luce si propaga nel core della fibra a sezione circolare per ripetute riflessioni sulla superficie di separazione core-cladding. Il compitodel cladding è quello di evitare la dispersione della luce verso l'esterno. La sua sezione è anch'essa circolare. L'indice di rifrazione del core (n1) è leggermente superiore a quello del cladding (n2). Il rivestimento primario è materiale plastico ed ha il compito di proteggere la fibra da abrasioni o scalfiture meccaniche e da fattori atmosferici.
L'apertura numerica permette di stabilire i limiti angolari entro i quali la propagazione della luce avviene in modo guidato, cioè può essere totalmente riflessa all'interno della fibra.
Una fibra ottica si presenta come un sottile filo di materiale dielettrico all'interno del quale si ha la propagazione della radiazione luminosa anche con percorsi di fibra non rettilinea. Si possono distinguere i seguenti tipi di fibre ottiche: MONOMODALI e MULTIMODALI, a seconda se sono possibili più modi di propagazione del segnale o se questa può avvenire in un unico modo. [Si definiscono modi i possibili percorsi del raggio all'interno della fibra]
Si definisce dispersione la distorsione o degradazione dei segnali che si propagano nelle fibre ottiche, ossia la modifica della forma del segnale. Esistono due tipi di dispersione: dispersione modale, e dispersione cromatica.
Banda passante della fibra ottica.
La banda passante della fibra ottica dipende sia dalla dispersione modale sia da quella cromatica. Per capire questo si suppone di inviare nella fibra degli impulsi di luce molto stretti e non molto vicini, perchè all'uscita sarebbereo indistinguibili. Si può intuire che se non si rispetta l'opportuno distanziamento tra gli impulsi, si rischia l'interferenza tra impulsi contigui. Tale interferenza viene chiamata intersimbolica e non permette il corretto riconoscimento degli impulsi ricevuti. In pratica il costruttore definisce l'intervallo tra due impulsi successivi (DT) la massima frequenza con la quale si possono ripetere gli impulsi cioè la massima larghezza di banda sarà:
B = 1/ 2DT
Le fibre ottiche presentano innumerevoli vantaggi rispetto ai mezzi trasmissivi tradizionali, negli ultimi anni infatti le applicazioni di trasmissione su fibra ottica sono aumentate notevolmente.Vi sono molti vantaggi offerti da questo tipo di trasmissione:
Vi è una perdita di potenza ottica introdotta dalle giunzioni. In un collegamento si ha quindi una somma di perdite di segnale legate alla lunghezza della linea e al numero di giunzioni presenti.
