Le Fibre Ottiche 15/10/2013. Willebrord Snel van Royen, latinizzato come Willebrordus Snellius o semplicemente Snellius (Leida, 1580 – Leida, 30 ottobre.

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1 Le Fibre Ottiche 15/10/2013

2 Willebrord Snel van Royen, latinizzato come Willebrordus Snellius o semplicemente Snellius (Leida, 1580 – Leida, 30 ottobre 1626), è stato un matematico, astronomo e fisico olandese, noto per la legge della rifrazione detta anche legge di Snell. La legge di Snell, nota anche come legge di Descartes o legge di Snell-Descartes (o legge di Cartesio o legge di Snell-Cartesio), è una formula che descrive le modalità di rifrazione di un raggio luminoso nella transizione tra due mezzi con indice di rifrazione diverso.

3 La luce si propaga nel vuoto alla velocità costante di: In qualunque altro mezzo trasparente, la velocità della luce è sempre di poco inferiore a questo valore. Nell'acqua è di circa: nel vetro, invece, è di circa: Si definisce indice di rifrazione n il rapporto fra la velocità della luce nel vuoto c, e la velocità della luce v, in un altro mezzo. Esistono quindi tanti indici di rifrazione n quanti sono i mezzi trasparenti Luce visibile: 455(violetto) – 700 (rosso) nm. Rosso:f= 400-480 Thz L = 620 – 750 nm Violetto: f = 668- 789 Thz L= 380 – 450 nm

4 Ogni cavo in fibra ottica e composto da due fibre: una per trasmettere e una per ricevere, per cui la trasmissione e full-duplex. Le due fibre sono messe in un singolo cavo protettivo fino all’innesto con i connettori. Un cavo puo avere da 2 a 48 fibre o piu.

5 Un raggio luminoso, che si propaga in un mezzo trasparente, ad esempio il vetro, con indice di rifrazione n1 ed incontra un altro mezzo pure trasparente, con indice di rifrazione n2 diverso, ad esempio minore, come l'aria, viene in parte riflesso ed in parte rifratto La prima legge di Snell riguarda la riflessione e dice che il raggio incidente ed il raggio riflesso formano lo stesso angolo con la normale e sono tutti e tre complanari.

6 La seconda legge di Snell, invece, riguarda il fenomeno della rifrazione, e lega l' angolo di incidenza e l'angolo di riflessione, con gli indici di rifrazione, secondo la formula : Poiché n1 > n2, di conseguenza Φ2 > Φ1, ma senΦ1 può assumere al massimo il valore di 1, cui corrisponde un angolo di rifrazione di 90°, cioè praticamente l'assenza di rifrazione. Rifrazione Fenomeno fisico che si verifica quando un’onda (una radiazione luminosa, un’onda meccanica o qualunque altra grandezza che si propaghi in modo ondulatorio) si trova a superare la superficie di separazione tra due mezzi con proprietà diverse: l’onda non procede sul suo cammino in linea retta, ma viene deviata di un angolo che dipende dalla sua inclinazione iniziale rispetto alla superficie di incidenza e dalle proprietà dei mezzi in questione. Il fenomeno, che riguarda qualunque tipo di onda, è particolarmente studiato per le onde luminose, nell’ambito dell’ottica geometrica

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8 Si deduce, come conseguenza che, al crescere dell'angolo di incidenza, anche l'angolo di rifrazione cresce, ma più rapidamente, fino a che, quando il primo raggiunge il valore detto angolo limite, il secondo raggiunge il valore di 90°, non dando più luogo a rifrazione.

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10 riflessione totale quando alla superficie di separazione tra due mezzi diversi l’onda incidente viene riflessa completamente ed è quindi nulla la componente rifratta. Il fenomeno si verifica soltanto in condizioni particolari: nel passaggio da un mezzo più denso a uno meno denso (ad esempio, dall’acqua all’aria) e per angoli di incidenza maggiori di un angolo limite, caratteristico di ciascun mezzo. 79,5 gradi per le fibre ottiche, silice drogato.

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13 FIBRE MULTIMODALI Core 50-65 µm Cladding 125-140 µm LED 2 km attenuazione Onde da 850-1300 nm (infrarosso) FIBRE MONOMODALI Solo un percorso di luce Core 5 – 10 µm Cladding 125 µm Laser 3 km Onda da 1550 nm (infrarosso)

14 Inizialmente per la trasmissione in fibra si usava la luce visibile, anche perché veniva più semplice lavorare con raggi visibili piuttosto che con raggi invisibili, ma successivamente, nel tentativo continuo della tecnica di migliorare le prestazioni dei sistemi di telecomunicazioni, si effettuarono esperimenti con raggi ultravioletti ed infrarossi, e si osservò che l' attenuazione degli infrarossi era minore di quella della luce visibile all'interno delle fibre ottiche.

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16 DISPERSIONE MODALE

17 DISPERSIONE MODALE: si verifica quando alcuni raggi si riflettono a arrivano a destinazione più tardi rispetto a quelli non riflessi. Aumenta con la distanza. Per evitare questo problema si utilizza un cavo con un core e cladding con indice di rifrazione diverso, il quale varia gradatamente (graded index) in modo da curvare (raddrizzando) i raggi riflessi verso l’esterno della fibra e farli arrivare allo stesso tempo di quelli centrali. Inoltre la parte centrale (core) è più densa e quindi rallenta la luce.

18 DISPERSIONE CROMATICA frequenze diverse, che vengono separate da un prisma di vetro, perché, attraversando il vetro, vengono rallentate in modo diverso e quindi deviate in modo diverso. Tutto ciò perché, quindi, la velocità della luce all'interno del vetro è leggermente diversa al variare della frequenza. Anche l'impulso luminoso immesso nella fibra ottica è formato, in genere, da una banda di frequenza, che pertanto è soggetta a sia pur piccole differenze di velocità nell'attraversare il vetro della fibra.

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20 fiber is much lighter than copper. One thousand twisted pairs 1 km long weigh 8000 kg. Fibers have more capacity and weigh only 100 kg, which reduces the need for expensive mechanical support systems that must be maintained. fiber is much lighter than copper. One thousand twisted pairs 1 km long weigh 8000 kg. Fibers have more capacity and weigh only 100 kg, which reduces the need for expensive mechanical support systems that must be maintained.