Cosa c è nella lezione. In questa sezione si affronteranno le fibre ottiche, in particolare: Reti in fibra ottica. Introduzione alle fibre ottiche

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1 Reti i fibra ottica /40 Cosa c è ella lezioe I questa sezioe si affroterao le fibre ottiche, i particolare: Itroduzioe alle fibre ottiche Fibre ottiche Step Idex. /40

2 Reti i fibra ottica 3/40 Struttura delle fibre ottiche Ua fibra ottica è sostazialmete u cilidro (solitamete i vetro) co ua parte cetrale, detta core, co u idice di rifrazioe superiore alla parte estera, detta claddig. Vetro Core Claddig 4/40

3 Dimesioi tipiche Le tipiche fibre i vetro ad alte prestazioi per luga distaza hao le segueti dimesioi tipiche: fibre multimodali - diametro claddig: 5 µm - diametro core: 65 µm fibre moomodali - diametro claddig: 5 µm - diametro core: 9 µm 5/40 Perché il vetro? Le fibre soo i vetro a causa della sua bassissima atteuazioe alle frequeze ottiche. Il vetro utilizzato, deve però essere estremamete puro: dopati utilizzati per ialzare l idice di rifrazioe el core: TiO, GeO, P O 5, Al O 3 Glass preform 6/40

4 Atteuazioe del vetro Atteuatio (db/km) 0.0 Rayleigh scatterig Optical fiber Ifrared absorptio UV absorptio Wavelegth (m) 7/40 Atteuazioe del vetro Atteuatio (db/km) 0.0 Rayleigh scatterig Optical fiber Ifrared absorptio UV absorptio Wavelegth (m) First Widow α=. db/km 8/40

5 Atteuazioe del vetro Atteuatio (db/km) 0.0 Rayleigh scatterig Optical fiber Ifrared absorptio UV absorptio Wavelegth (m) First Widow α=. db/km Secod Widow α=0.4 db/km 9/40 Atteuazioe del vetro Atteuatio (db/km) 0.0 Rayleigh scatterig Optical fiber Ifrared absorptio UV absorptio Wavelegth (m) First Widow α=. db/km Secod Widow α=0.4 db/km Third Widow α=0. db/km 0/40

6 Perdite delle fibre ottiche / L atteuazioe del vetro ha u limite teorico a 550 m di 0.8 db/km Gra parte delle fibre commerciali hao u atteuazioe di db/km a 550 m Le migliori fibre attuali (pure-silica core fibers) riescoo a scedere a 0.8 db/km. /40 Perdite delle fibre ottiche / A 300 m l atteuazioe tipica è attoro a db/km. A 850 m l atteuazioe tipica è dell ordie di -3 db/km. Ioltre ogi coettore o giuto a fusioe lugo ua fibra itroduce ua atteuazioe cocetrata dell ordie di db. /40

7 Reti i fibra ottica 3/40 Fibre Step Idex / Le fibre più comui soo di tipo step idex, caratterizzate da u salto etto di idice di rifrazioe dalcore al claddig. Refractive idex profile Fiber core Fiber claddig a 4/40

8 Fibre Step Idex / U parametro importate per le fibre step-idex (oltre al diametro del core) è la differeza relativa di idice di rifrazioe, defiita come: = Per ua fibra i vetro, i valori tipicisoo: da 0 - a 0-3 =.5 5/40 Pricipi di fuzioameto delle fibre / Per otteere elevate prestazioi, durate la propagazioe i fibra, la luce deve rimaere cofiata (o guidata ) el core, seza diffodersi verso l estero. Il cofiameto della luce è possibile grazie al feomeo della riflessioe totale, che si verifica sotto opportue codizioi di: Agolo di lacio (deve essere sufficietemete parallelo all asse della fibra); Valore di. 6/40

9 Pricipi di fuzioameto delle fibre / Claddig Air 0 =.0 θ 0 Core 7/40 Pricipi di fuzioameto delle fibre / Claddig Air 0 =.0 θ 0 Core Raggio guidato 8/40

10 Pricipi di fuzioameto delle fibre / Claddig Air 0 =.0 θ 0 Core Raggio guidato 9/40 Pricipi di fuzioameto delle fibre / Claddig Air 0 =.0 θ 0 Core Raggio guidato 0/40

11 Pricipi di fuzioameto delle fibre / Claddig Air 0 =.0 θ 0 Core Raggio guidato /40 Pricipi di fuzioameto delle fibre / Claddig Air 0 =.0 θ 0 Core Raggio guidato /40

12 Pricipi di fuzioameto delle fibre / Claddig Air 0 =.0 θ 0 Core Raggio guidato Raggio o guidato 3/40 Pricipi di fuzioameto delle fibre / Claddig Air 0 =.0 θ 0 Core Raggio guidato Raggio o guidato 4/40

13 Pricipi di fuzioameto delle fibre / Claddig Air 0 =.0 θ 0 Core Raggio guidato Raggio o guidato 5/40 Pricipi di fuzioameto delle fibre / Claddig Air 0 =.0 θ 0 Core Raggio guidato Raggio o guidato 6/40

14 Acceptace agle I raggi che etrao ella fibra etro u agolo θ 0,max detto acceptace agle risultao guidati. Questo agolo è dato dalla formula: θ 0,max Fiber acceptace agle = si 0 si 0 q 0, max 7/40 Acceptace agle I raggi che etrao ella fibra etro u agolo θ 0,max detto acceptace agle risultao guidati. Questo agolo è dato dalla formula: θ 0,max Fiber acceptace agle = si 0 si 0 q 0, max 8/40

15 Acceptace agle I raggi che etrao ella fibra etro u agolo θ 0,max detto acceptace agle risultao guidati. Questo agolo è dato dalla formula: θ 0,max Fiber acceptace agle = si 0 si 0 q 0, max 9/40 Acceptace agle I raggi che etrao ella fibra etro u agolo θ 0,max detto acceptace agle risultao guidati. Questo agolo è dato dalla formula: θ 0,max Fiber acceptace agle = si 0 si 0 q 0, max 30/40

16 Acceptace agle I raggi che etrao ella fibra etro u agolo θ 0,max detto acceptace agle risultao guidati. Questo agolo è dato dalla formula: θ 0,max Fiber acceptace agle = si 0 si 0 q 0, max 3/40 Acceptace agle I raggi che etrao ella fibra etro u agolo θ 0,max detto acceptace agle risultao guidati. Questo agolo è dato dalla formula: θ 0,max Fiber acceptace agle = si 0 si 0 q 0, max 3/40

17 Acceptace agle I raggi che etrao ella fibra etro u agolo θ 0,max detto acceptace agle risultao guidati. Questo agolo è dato dalla formula: θ 0,max Fiber acceptace agle = si 0 si 0 q 0, max 33/40 Acceptace agle I raggi che etrao ella fibra etro u agolo θ 0,max detto acceptace agle risultao guidati. Questo agolo è dato dalla formula: θ 0,max Fiber acceptace agle = si 0 si 0 q 0, max 34/40

18 Acceptace agle I raggi che etrao ella fibra etro u agolo θ 0,max detto acceptace agle risultao guidati. Questo agolo è dato dalla formula: θ 0,max Fiber acceptace agle = si 0 si 0 q 0, max 35/40 Accoppiameto fibra-sorgete / Ua sorgete ottica deve emettere raggi etro l acceptace agle di ua fibra affiché l accoppiameto fibra-sorgete sia efficiete. θ 0,max 7 Fiber acceptace agle 36/40

19 Accoppiameto fibra-sorgete / Esempio umerico: se = 0.0 e =.5 (valore tipico per fibre multimodali), risulta θ 0,max 7 37/40 Accoppiameto fibra-fibra / Per l accoppiameto tra due fibre, è altrettato importate l allieameto dei due assi. La precisioe deve essere migliore del diametro del core. 38/40

20 Accoppiameto fibra-fibra / Per fibre sigolo modo, l allieameto deve avere ua precisioe dell ordie di pochi µm Core diameter D c Axial aligmet error << D c 39/40 Coettori per fibre I coettori per fibre ottiche sigolo modo devoo avere precisioi meccaiche dell ordie di µm. Questo comporta elevati costi per coettore. Le perdite per coettore soo comuque tipicamete superiori a 0. db. L accoppiameto tra due fibre può ache essere fatto co giuti a fusioe, otteedo perdite iferiori a 0. db. 40/40