FIBRE OTTICHE “DI PLASTICA” POF (Polymer Optical Fibre) Le plastiche adatte per fare le fibre sono quelle che non hanno idrogeno nella struttura e che.

Presentazione sul tema: "FIBRE OTTICHE “DI PLASTICA” POF (Polymer Optical Fibre) Le plastiche adatte per fare le fibre sono quelle che non hanno idrogeno nella struttura e che."— Transcript della presentazione:

1 FIBRE OTTICHE “DI PLASTICA” POF (Polymer Optical Fibre) Le plastiche adatte per fare le fibre sono quelle che non hanno idrogeno nella struttura e che sono formate da molecole relativamente piccole. La fibra ottica POF standard è realizzata con il polimero PMMA (Polymethyl- metha-acrylate - Plexiglass ® ), ha un profilo di tipo step-index, un diametro del core di 980  m ed un cladding (PMMA fluorato) “sottile”, così da ottenere un diametro totale di 1 mm. Valori tipici dei parametri di questa fibra sono: n core =1.49 n cladding =1,40 NA = 0.50-0.55 angolo di accettazione  = 30°

2 FIBRE OTTICHE POF I principali materiali polimerici - PMMA (~PLEXIGLASS) –Attenuazione di circa 130 dB/Km –Funziona prevalentemente a 650 nm –Collegamenti fino a circa 50 m - PERFLUORINATE (~TEFLON AF, CYTOP) –Attenuazione fino a circa 20 dB/Km –Funziona a 650, 850 e 1300 nm –Collegamenti fino a circa 1 Km

3 FIBRE OTTICHE “DI PLASTICA” POF (Polymer Optical Fibre) Le POF offrono diversi vantaggi: - flessibilità e facilità nel maneggiare le fibre; - robustezza meccanica; - disponibilità di connettori plastici a basso costo; - riduzione dei costi di installazione; - capacità di tollerare elevati angoli di piegatura (fino a 90°); - capacità di funzionare anche a temperature estreme (-55° e +95° C); - resistenza chimica e termica notevole. Disponibilità di sorgenti a basso costo (LED e VCSEL) Molto usate nell’elettronica di consumo

4 FIBRE POF (Larghezza di banda) Dato che la fibra ottica SI-POF è fortemente multimodale, presenta una larghezza di banda molto ridotta. A differenza delle fibre ottiche in silice, non è disponibile una formula semplice per determinare la larghezza di banda di questo canale ottico: di norma si considera il parametro MHz∙km e si forniscono valori ottenuti sperimentalmente. A causa della dispersione, modale e cromatica, quando un impulso si propaga in fibra si “allarga temporalmente”. Nell’ipotesi di impulso gaussiano, l’allargamento  t può essere determinato mediante la misura dell’ampiezza, a metà altezza (FWHM), degli impulsi in uscita t out e in ingresso t in alla fibra: Nel caso di impulsi gaussiani, il prodotto banda-lunghezza B∙L risulta approssimativamente espresso dalla seguente relazione essendo L la lunghezza della fibra

5 FIBRE POF (Larghezza di banda) Se si considera la dispersione modale il ritardo differenziale  t mod può essere calcolato a partire dai parametri fisici della fibra ottica, risultando in cui rappresenta la differenza relativa di indice di rifrazione. Nel caso di una fibra POF PMMA standard con NA=0.5, risulta un prodotto pari a circa 15 MHz ∙100 m, tuttavia molti fattori possono modificare tale valore: la lunghezza di accoppiamento modale, le condizioni di lancio (NA di lancio), l’attenuazione dipendente dai modi, la conversione modale dovuta, ad esempio, da curvature o effetti di scattering.

6 FIBRE POF (Larghezza di banda) Si può dimostrare che, considerando gli effetti precedenti, è possibile ottenere, mediante un opportuno progetto della fibra, i valori di B∙L riportati in tabella in cui la fibra SI-POF standard è confrontata con altre fibre POF: - DSI-POF, Double Step Index POF; - GI-POF, Graded Index POF; - MSI-POF, Multi Step Index POF; - MC-SI-POF, Multi Core Step Index POF; -MC-DSI-POF, Multi Core Double Step Index POF. Le fibre DSI-POF hanno due claddings con indice decrescente; le GI-POF presentano un indice variabile, ad esempio di tipo parabolico; le MSI-POF hanno diversi strati con differente indice di rifrazione, il cui valore presenta un andamento asintotico di tipo parabolico, sia pure a “passi discreti”.

7 FIBRE POF (Attenuazione) L’attenuazione rappresenta un altro limite rilevante delle fibre SI-POF. Anche in questo caso è determinata da cause intrinseche ed estrinseche. L’attenuazione di natura intrinseca è determinata dal materiale (assorbimento dovuto a transizioni elettroniche e a vibrazioni molecolari) mentre l’attenuazione estrinseca è determinata da imperfezioni ed impurezze della fibra. In figura è mostrato l’andamento dell’attenuazione in funzione di : si individuano quattro regioni dello spettro visibile: 475 nm (BLUE), 520 nm (GREEN), 570 nm (YELLOW) e 650 nm (RED).

8 FIBRE POF (Attenuazione) Nel caso delle fibre perfluorinate si può lavorare in un intervallo di lunghezze d’onda piuttosto ampio (650,850,1300 nm). Fibre POF PMMA Fibre POF CYTOP

9 FIBRE POF (Attenuazione) La “finestra” più impiegata è quella RED, anche se non corrisponde all’attenuazione più bassa, come mostrato nella Tabella seguente. Il motivo principale di tale scelta è dovuto al fatto che sono disponibili sul mercato, a prezzi contenuti, laser, LED e fotodiodi di buona qualità operanti nella finestra RED. LA finestra GREEN è stata usata a livello sperimentale e il limite principale al suo impiego è rappresentato dalla disponibilità commerciale di LED ma non di laser. La Tabella successiva riporta valori tipi per POF relativamente la banda e all’attenuazione

10 FIBRE POF – Esempio di sistema (1)

11 FIBRE POF – Esempio di sistema (2) FIBRA OTTICA Mitsubishi ESKA EXTRA EH4001 139 dB/km @ 652 nm DIODO LASER Philips CQL82 (  = 652 nm; I bias = 36 mA @ 17°C) FOTODIODO (Si) AEG-Telefunken BPW89 (C T =4.9 pF @ V reverse =20 V ; R=0.4 A/W @ 650 nm ) Accoppiamento diodo laser-POF-fotodiodo effettuato mediante LENTI SFERICHE Potenza ottica media accoppiata in modulazione (N A =0.11)  -1.7 dBm (0,68 mW) Bit-Rate 265 Mbit/s Sensibilità del ricevitore  -22.1 dBm @ BER=10 -9