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Sommario Caratteristiche generali Richiami di ottica Struttura e realizzazione tecnologica Apertura numerica Esercizio di chiarimento.

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Presentazione sul tema: "Sommario Caratteristiche generali Richiami di ottica Struttura e realizzazione tecnologica Apertura numerica Esercizio di chiarimento."— Transcript della presentazione:

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2 Sommario Caratteristiche generali Richiami di ottica Struttura e realizzazione tecnologica Apertura numerica Esercizio di chiarimento

3 Sommario Caratteristiche generali Richiami di ottica Struttura e realizzazione tecnologica Apertura numerica Esercizio di chiarimento

4 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

5 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

6 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

7 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

8 Svantaggi tecnologia in rapida evoluzione; costosa realizzazione costruttiva; difficoltà di connessione tra fibre ottiche; accessori costosi; problemi di standardizzazione; strumenti di prova costosissimi.

9 Svantaggi tecnologia in rapida evoluzione; costosa realizzazione costruttiva; difficoltà di connessione tra fibre ottiche; accessori costosi; problemi di standardizzazione; strumenti di prova costosissimi.

10 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.

11 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.

12 - 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 ( )

13 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 ( )

14 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) dove n 1 e n 2 sono gli indici di rifrazione dei due mezzi

15 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) dove n 1 e n 2 sono gli indici di rifrazione dei due mezzi

16 menopiù Rifrazione di un raggio da un mezzo meno denso ad uno più denso >

17 piùmeno Rifrazione di un raggio da un mezzo più denso ad uno meno denso <

18 Nella propagazione di un raggio da un mezzo più denso ad uno meno denso esiste un valore di per il quale langolo 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

19 Nella propagazione di un raggio da un mezzo più denso ad uno meno denso esiste un valore di per il quale langolo 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

20 Tre strati: - Il nucleo (core) - (50 80 m) - Il mantello (cladding) - Il rivestimento primario protettivo (buffer)

21 Tre strati: - Il nucleo (core) - (50 80 m) - Il mantello (cladding) - Il rivestimento primario protettivo (buffer)

22 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

23 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

24 La propagazione della luce avviene nel core sfruttando il fenomeno della riflessione totale Lindice 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 n core > n cladding Angolo di incidenza > Angolo limite > lim

25 La propagazione della luce avviene nel core sfruttando il fenomeno della riflessione totale Lindice 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 n core > n cladding Angolo di incidenza > Angolo limite > lim

26 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° Langolo e è quindi il massimo angolo di ingresso possibile e viene chiamato angolo di accettazione Angolo di accettazione

27 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° Langolo e è quindi il massimo angolo di ingresso possibile e viene chiamato angolo di accettazione Angolo di accettazione

28 Apertura numerica I raggi devono entrare nella fibra allinterno 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

29 Apertura numerica I raggi devono entrare nella fibra allinterno del cono di accettazione, formato dai due angoli e Si definisce apertura numerica la quantità: N.A. = sen e Lapertura numerica permette di stabilire i limiti angolari entro i quali la propagazione della luce avviene in modo guidato, cioè è totalmente riflessa nella fibra

30 Determinare lapertura numerica e langolo di accettazione di una fibra ottica sapendo che i valori degli indici di rifrazione sono: n core = 1,48 n cladding = 1,46

31 Determinare lapertura numerica e langolo di accettazione di una fibra ottica sapendo che i valori degli indici di rifrazione sono: n core = 1,48 n cladding = 1,46

32 Soluzione Applicando la legge di Snell allangolo limite si ha: per cui: Quindi: cioè: Nel nostro caso: Per definizione allangolo limite corrisponde un angolo di rifrazione di 90°

33 Soluzione Applicando la legge di Snell allangolo limite si ha: per cui: Quindi: cioè: Nel nostro caso: Per definizione allangolo limite corrisponde un angolo di rifrazione di 90°

34 Applichiamo, ora, la legge di Snell al punto A di ingresso del raggio nella fibra, tenendo presente che il mezzo esterno alla fibra è laria (n aria = 1): Osservando che: Si ottiene: angolo di accettazione cono di accettazione apertura numerica Quindi:

35 Applichiamo, ora, la legge di Snell al punto A di ingresso del raggio nella fibra, tenendo presente che il mezzo esterno alla fibra è laria (n aria = 1): Osservando che: Si ottiene: apertura numerica angolo di accettazione cono di accettazione Quindi:

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