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Sommario
Caratteristiche generali
Richiami di ottica
Struttura e realizzazione tecnologica
Apertura numerica
Esercizio di chiarimento
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Sommario
Caratteristiche generali
Richiami di ottica
Struttura e realizzazione tecnologica
Apertura numerica
Esercizio di chiarimento
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Sottilissimi fili di materiale vetroso o di nylon, dal diametro di alcuni
micron
Presentano un'attenuazione chilometrica di 0,2 dB
Utilizzano come onde elettromagnetiche la luce
In pratica sono delle guide d'onda per trasmettere le onde luminose
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Sottilissimi fili di materiale vetroso o di nylon, dal diametro di alcuni
micron
Presentano un'attenuazione chilometrica di 0,2 dB
Utilizzano come onde elettromagnetiche la luce
In pratica sono delle guide d'onda per trasmettere le onde luminose
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Vantaggi
peso ed ingombro ridotti;
resistenza a situazioni ambientali difficili;
immunità da disturbi elettromagnetici esterni;
isolamento elettrico fra trasmettitore e ricevitore;
installazione con i cavi di energia;
installazione veloce nei condotti già esistenti;
assenza di diafonia;
bassi valori di attenuazione (0,22,4 dB/km per fibre in silice);
costante rapporto di attenuazione e frequenza;
larga banda di frequenza (0,410 GHz.km);
elevato numero di canali di comunicazione su unica fibra;
costo limitato per Mbit trasmesso;
alta qualità di segnale;
riduzione del numero di errori;
lungo passo di ripetizione;
assenza di equalizzazione
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Vantaggi
peso ed ingombro ridotti;
resistenza a situazioni ambientali difficili;
immunità da disturbi elettromagnetici esterni;
isolamento elettrico fra trasmettitore e ricevitore;
installazione con i cavi di energia;
installazione veloce nei condotti già esistenti;
assenza di diafonia;
bassi valori di attenuazione (0,22,4 dB/km per fibre in silice);
costante rapporto di attenuazione e frequenza;
larga banda di frequenza (0,410 GHz.km);
elevato numero di canali di comunicazione su unica fibra;
costo limitato per Mbit trasmesso;
alta qualità di segnale;
riduzione del numero di errori;
lungo passo di ripetizione;
assenza di equalizzazione
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Svantaggi
tecnologia in rapida evoluzione;
costosa realizzazione costruttiva;
difficoltà di connessione tra fibre ottiche;
accessori costosi;
problemi di standardizzazione;
strumenti di prova costosissimi.
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Svantaggi
tecnologia in rapida evoluzione;
costosa realizzazione costruttiva;
difficoltà di connessione tra fibre ottiche;
accessori costosi;
problemi di standardizzazione;
strumenti di prova costosissimi.
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Propagazione di un raggio luminoso da un mezzo ad un altro
Un raggio luminoso (raggio incidente) che colpisce la superficie di separazione di due mezzi si divide in due parti:
- un raggio riflesso,
che continua a propagarsi nel
primo mezzo;
- un raggio rifratto,
che si propaga nel
secondo mezzo.
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Propagazione di un raggio luminoso da un mezzo ad un altro
Un raggio luminoso (raggio incidente) che colpisce la superficie di separazione di due mezzi si divide in due parti:
- un raggio riflesso,
che continua a propagarsi nel
primo mezzo;
- un raggio rifratto,
che si propaga nel
secondo mezzo.
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- angolo di incidenza ()
Considerando la normale N alla superficie di separazione gli angoli che i raggi formano sono detti:
Propagazione di un raggio luminoso da un mezzo ad un altro
- angolo di rifrazione
- angolo di riflessione ()
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Considerando la normale N alla superficie di separazione gli angoli che i raggi formano sono detti:
Propagazione di un raggio luminoso da un mezzo ad un altro
- angolo di incidenza ()
- angolo di rifrazione
- angolo di riflessione ()
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Tra gli angoli che i raggi formano esistono le seguenti relazioni sperimentali:
Propagazione di un raggio luminoso da un mezzo ad un altro
legge di riflessione
=
legge di rifrazione (di Snell)
cost1
2
nn
sensen
dove n1 e n2 sono gli indici di rifrazione dei due mezzi
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Tra gli angoli che i raggi formano esistono le seguenti relazioni sperimentali:
Propagazione di un raggio luminoso da un mezzo ad un altro
legge di riflessione
=
legge di rifrazione (di Snell)
cost1
2
nn
sensen
dove n1 e n2 sono gli indici di rifrazione dei due mezzi
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Rifrazione di un raggio da un mezzo menomeno denso ad uno piùpiù denso
>
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Rifrazione di un raggio da un mezzo piùpiù denso ad uno menomeno denso
<
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Nella propagazione di un raggio da un mezzo più denso ad uno meno denso esiste un valore di per il quale l’angolo di rifrazione vale 90°
Questo angolo è detto angolo di incidenza limite lim
Quando > lim si ha la riflessione totale del raggio incidente
Angolo di incidenza limite
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Nella propagazione di un raggio da un mezzo più denso ad uno meno denso esiste un valore di per il quale l’angolo di rifrazione vale 90°
Questo angolo è detto angolo di incidenza limite lim
Quando > lim si ha la riflessione totale del raggio incidente
Angolo di incidenza limite
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Tre strati:
- Il nucleo (core) - (50 80 m)
- Il mantello (cladding)
- Il rivestimento primario protettivo (buffer)
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Tre strati:
- Il nucleo (core) - (50 80 m)
- Il mantello (cladding)
- Il rivestimento primario protettivo (buffer)
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Realizzazione delle fibre ottiche
Attualmente vengono usati due tipi di materiali:
Vetri a molti componenti
Silice drogata
Le tecniche di realizzazione sono molto sofisticate
Il metodo attualmente più utilizzato è il metodo della preforma
La preforma si realizza attraverso due procedimenti:
IVPO – con processo di ossidazione interna in fase di vapore
OVPO – senza il processo di ossidazione interna in fase di vapore
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Realizzazione delle fibre ottiche
Attualmente vengono usati due tipi di materiali:
Vetri a molti componenti
Silice drogata
Le tecniche di realizzazione sono molto sofisticate
Il metodo attualmente più utilizzato è il metodo della preforma
La preforma si realizza attraverso due procedimenti:
IVPO – con processo di ossidazione interna in fase di vapore
OVPO – senza il processo di ossidazione interna in fase di vapore
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La propagazione della luce avviene nel core sfruttando il fenomeno della riflessione totale
L’indice di rifrazione del core è maggiore di quello del cladding per evitare la rifrazione sul cladding
Propagazione della luce nelle fibre ottiche
Condizioni fondamentali per il funzionamento sono, dunque:
Indice di rifrazione core > Indice di rifrazione cladding ncore > ncladding
Angolo di incidenza > Angolo limite > lim
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La propagazione della luce avviene nel core sfruttando il fenomeno della riflessione totale
L’indice di rifrazione del core è maggiore di quello del cladding per evitare la rifrazione sul cladding
Propagazione della luce nelle fibre ottiche
Condizioni fondamentali per il funzionamento sono, dunque:
Indice di rifrazione core > Indice di rifrazione cladding ncore > ncladding
Angolo di incidenza > Angolo limite > lim
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Il raggio deve entrare nella fibra con un angolo e tale che risulti > lim
In corrispondenza di lim il raggio rifratto nella fibra forma un angolo di 90°
L’angolo e è quindi il massimo angolo di ingresso possibile e viene chiamato
angolo di accettazione
Angolo di accettazione
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Il raggio deve entrare nella fibra con un angolo e tale che risulti > lim
In corrispondenza di lim il raggio rifratto nella fibra forma un angolo di 90°
L’angolo e è quindi il massimo angolo di ingresso possibile e viene chiamato
angolo di accettazione
Angolo di accettazione
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Apertura numerica
I raggi devono entrare nella fibra all’interno del cono di accettazione, formato dai due angoli e
Si definisce apertura numerica la quantità: N.A. = sen e
L’apertura numerica permette di stabilire i limiti angolari entro i quali la propagazione della luce avviene in modo guidato, cioè è totalmente riflessa nella fibra
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Apertura numerica
I raggi devono entrare nella fibra all’interno del cono di accettazione, formato dai due angoli e
Si definisce apertura numerica la quantità: N.A. = sen e
L’apertura numerica permette di stabilire i limiti angolari entro i quali la propagazione della luce avviene in modo guidato, cioè è totalmente riflessa nella fibra
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Determinare l’apertura numerica e l’angolo di accettazione di una fibra ottica sapendo che i valori degli indici di rifrazione sono:
ncore = 1,48
ncladding = 1,46
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Determinare l’apertura numerica e l’angolo di accettazione di una fibra ottica sapendo che i valori degli indici di rifrazione sono:
ncore = 1,48
ncladding = 1,46
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Soluzione
Applicando la legge di Snell all’angolo limite si ha:core
cladding
rifr
lim
n
n
sen
sen
90rifr
per cui: 1rifrsen
Quindi:
core
claddinglim n
nsen
cioè:
core
claddinglim n
narcsen
Nel nostro caso:
Per definizione all’angolo limite corrisponde un angolo di rifrazione di 90°
680
481
461,
,
,arcsenlim
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Soluzione
Applicando la legge di Snell all’angolo limite si ha:core
cladding
rifr
lim
n
n
sen
sen
90rifr
per cui: 1rifrsen
Quindi:
core
claddinglim n
nsen
cioè:
core
claddinglim n
narcsen
Nel nostro caso:
Per definizione all’angolo limite corrisponde un angolo di rifrazione di 90°
680
481
461,
,
,arcsenlim
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Applichiamo, ora, la legge di Snell al punto A di ingresso del raggio nella fibra, tenendo presente che il mezzo esterno alla fibra è l’aria (naria = 1):
sensenn
nsen
aria
coree
1
481,
Osservando che:
lim 90
Si ottiene:
142420 ),(acrseneangolo di accettazione
282 econo di accettazione
24206804811
48190
1
481,,,
,, coscossensen limlime
apertura numerica 2420,.. esenAN Quindi:
![Page 34: Sommario Caratteristiche generali Richiami di ottica Struttura e realizzazione tecnologica Apertura numerica Esercizio di chiarimento](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062512/5542eb4b497959361e8b935c/html5/thumbnails/34.jpg)
Applichiamo, ora, la legge di Snell al punto A di ingresso del raggio nella fibra, tenendo presente che il mezzo esterno alla fibra è l’aria (naria = 1):
Osservando che:
lim 90
Si ottiene:
apertura numerica
142420 ),(acrsene
282 e
angolo di accettazione
cono di accettazione
24206804811
48190
1
481,,,
,, coscossensen limlime
2420,.. esenAN Quindi:
sensenn
nsen
aria
coree
1
481,
![Page 35: Sommario Caratteristiche generali Richiami di ottica Struttura e realizzazione tecnologica Apertura numerica Esercizio di chiarimento](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022062512/5542eb4b497959361e8b935c/html5/thumbnails/35.jpg)