Speed of light

Chiappella Davide 5BET

Introduzione In questo testo multimediale si è

cercato di ricreare uno schema semplificato di comunicazione attraverso l’uso delle fibre ottiche

Trasduttore acustico-elettrico

Sorgente del segnale ottico

Ricevitore del segnale ottico

Trasduttore elettroacustico

IN OUT

Schema a Blocchi

Step 1

 Un microfono è un trasduttore elettroacustico, cioè un dispositivo in grado di trasformare le vibrazioni sonore contenenti un’informazione acustica. Il microfono è uno dei migliori trasduttori elettroacustici, il quale trasforma le variazioni di pressione che le oscillazioni delle onde sonore producono nel mezzo di propagazione (di solito si tratta di aria), in segnale elettrico (una tensione o una corrente).

Un trasduttore è un dispositivo che fornisce in uscita una grandezza elettrica in funzione della grandezza fisica da rilevare (nel nostro caso un suono).

Microfono

Microfoni a carbone

Step 2

Emettitori di luceNel campo delle telecomunicazioni le sorgenti ottiche

utilizzate per la trasmissione di segnali ottici sono principalmente dispositivi a semiconduttore. Tali dispositivi sono di due tipi: diodi emettitori di luce (LED, Light Emitting Diode) e diodi ad amplificazione luminosa per emissione stimolata di radiazione (LASER, Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) e si basano su fenomeni di emissione della radiazione

elettromagnetica.

Diodi ledI diodi led sono diodi in grado di emettere luce quando

vengono percorsi da una corrente diretta sufficientemente elevata

Tra i fattori positivi per i quali i LED vengono impiegati nei sistemi di trasmissione ottica vi sono:

·                                 semplicità di fabbricazione;

·                                 basso costo;

·                                 alta affidabilità;

·                                 buona linearità della caratteristica corrente/potenza;

·                                 semplicità dei circuiti elettrici di pilotaggio;

·                                 relativa insensibilità a variazioni della temperatura;

mentre, per contro, tra i principali inconvenienti vi sono:

·                                 bassa potenza lanciata in fibra (decine di W);

·                                 largo spettro di emissione (12-17 THz);

Diodi laser 

La struttura del diodo laser è molto differente da qualsiasi diodo LED anche se è facile confondersi con il tipo di luce emessa.

Il diodo LED emette una luce non coerente cioè una luce dispersiva e spontanea mentre il diodo laser emette una luce coerente e stimolata cioè molto facile da concentrare (con appropriate lenti), è possibile quindi avere un fascio con pochissima deviazione anche per kilometri di distanza

Il solo difetto che un d. laser ha è che la sua luce è fortemente divergente e ovalizzata, a differenza del tubo laser che esce molto concentrata e circolare.Per correggere il difetto è necessario collimare il d. laser con appropriate lenti.

Step 3

Trasmissione fibre otticheLa trasmissione all’interno di una fibra ottica è analoga a

quella delle guide d’onda, solo che in questo caso i dati trasmessi sono impulsi ottici

Le prestazioni delle fibre ottiche sono di gran lunga superiori a quelle dei cavi coassiali che le hanno precedute nello stesso impiego fino a venti anni fa, infatti sono in grado, ad esempio, di trasferire 12.000 telefonate contemporaneamente in una sola fibra.

StrutturaLe fibre ottiche sono costituite da una parte centrale detta

core (nucleo) ed una parte esterna detta cladding (mantello) realizzate in silice (SiO2), che è il

costituente principale del comune vetro, e da una guaina protettiva in PVC come indicato in figura.

Monomodo

Multimodo

Proprietà trasmissivePossiamo considerare una fibra ottica come una guida

d'onda di forma cilindrica, caratterizzata dal fenomeno di propagazione della radiazione luminosa. Tale fenomeno si basa sulla variazione dell'indice di rifrazione all'interno del materiale dielettrico.

n = c/v

n = c/v

Legge di Snell: Un raggio luminoso che incide su una superficie di interfaccia tra due mezzi di indici diversi (n1 > n2) viene in parte riflesso e in parte rifratto o trasmesso, secondo la nota

legge di Snell (o legge dei seni): n1*sen1 = n2*sen2

Step 4

Fotorivelatori

I fotorivelatori sono dispositivi che producono una corrente elettrica proporzionale all'intensità della radiazione luminosa che incide sull'area attiva dei medesimi. Il funzionamento dei rivelatori di segnali ottici si basa sul meccanismo di assorbimento della radiazione elettromagnetica da parte della materia

Fotodiodi PINIl PIN è un fotodiodo costituito da una giunzine p-n modificata con

l’ introduzione di una regione intermedia intrinseca, cioè non drogata, a cui viene affacciata la parte del terminale della fibra ottica di linea. Applicando unna tensione di polarizzazione inversa V, si ha un aumento della zona di carica spaziale in prossimità delle due giunzioni, che impedisce il passaggio e di conseguenza la circolazione di corrente.Il funzionamento del dispositivo è basato sull’ effetto fotovoltaico. I fotoni in arrivo della fibra, incidono la superficie del fotorivelatore, se dotati di un’energia superiore a quella corrisponndente al GAP, permettono gli elettroni della banda di valenza di passare nella Banda di Conduzione, determinando così la formazione nella zona intrinseca di coppie elettrone-lacuna disponibili per il movimento di cariche. A causa della polarizzazione inversa le lacune vengono attratte nella zona P e gli elettroni nella zona N, determinanndo la circolazione di una corrente elettrica propozionale alla potenza ottica incidente.

Step 5

AltoparlantiGli altoparlanti sono degli elementi incaricati di

trasformare i segnali elettrici che ricevono in onde sonore udibili dall’orecchio umano. Sono, pertanto, dei trasduttori elettroacustici che svolgono la loro funzione grazie al movimento di una membrana azionata da un dispositivo elettromagnetico o elettrostatico. E’ un componente che non si è molto evoluto col passare del tempo, benché attualmente la sua tecnologia si sia assai sviluppata con l’introduzione di nuovi materiali e processi di fabbricazione.

Fine