Come è fatta una fibra ottica?

La fibra ottica è sempre più utilizzata, ma occorre conoscerla adeguatamente

Un cavo in fibra ottica è composto da una serie di sottili fili di vetro, capaci di trasmettere il segnale luminoso quasi senza attenuazione. La qualità di tali “fili”, detti “core”, è fondamentale per consentire all’impulso luminoso di arrivare sino al ricevitore. Il core, a sua volta, è circondato da un ulteriore strato di vetro (cladding), incaricato di trattenere la luce all’interno. Il tutto, infine, viene protetto da un ulteriore rivestimento (buffer), chiamato a prevenire eventuali danni provocati da agenti esterni. Anche la scelta del rivestimento assume quindi un’importanza significativa, in quanto le infrastrutture in fibra sono molto più delicate rispetto ai tradizionali doppini in rame.

Alcune semplici nozioni di fisica consentono di illustrare il principio di funzionamento e, di conseguenza, di adottare gli opportuni accorgimenti in fase di installazione. In pratica la luce che illumina una fibra passa attraverso il core e, in presenza di una curvatura, viene riflessa dal cladding, rimanendo così “intrappolata”. Esiste però il rischio, nel caso in cui il cavo subisca una notevole curvatura, che la luce, anziché essere riflessa, venga rifratta, uscendo dal core per disperdersi all’interno del cladding stesso.

Questa semplice spiegazione consente di capire per quale ragione, sulla confezione, viene sempre indicato il massimo raggio di curvatura tollerabile senza provocare significative degradazioni del segnale o, addirittura, fratture a carico dei sottili cavi in fibra ottica. Allo stesso modo, i produttori hanno definito la forza di carico tollerabile da ogni singolo cavo. Si tratta di valori che, in alcuni casi, possono risultare relativamente bassi, ma che devono essere assolutamente rispettati per evitare qualunque problema a carico del sistema di trasmissione.

Per tale ragione, in fase di predisposizione delle canaline, è necessario prevedere adeguate rompitratte ogni 30 metri ed evitare la presenza di angoli inferiori a 90°. Per la trazione, inoltre, esistono argani che impediscono l’applicazione di forze superiori ai valori predefiniti. Una cura particolare, inoltre, deve essere prestata nell’utilizzo dei lubrificanti impiegati, durante le operazioni di installazione, per ridurre l’attrito dei cavi nelle canaline. Infatti, per evitare di aggredire le guanine di protezione, è opportuno utilizzare prodotti contenenti soluzioni di tipo vegetale e non organico.

Mono o multimodale?

In fase di scelta delle fibre ottiche da adottare, uno dei primi aspetti da valutare è legato alle differenti caratteristiche delle fibre monomodali e multimodali, la cui scelta dipende da numerosi parametri, tra cui le applicazioni e la distanza da raggiungere.

Le fibre monomodali sono caratterizzate da diametri particolarmente ridotti e vengono impiegate per applicazioni sulle lunghe distanze. La loro attenuazione risulta infatti particolarmente. Di contro, le fibre multimodali si rivelano adatte per la trasmissione dei dati su distanze minori, ma con un’elevata larghezza di banda.

Più sicurezza con la fibra

La scelta di utilizzare cavi in fibra ottica non è dettata solo da una maggiore larghezza di banda, ma anche da alcune peculiarità tipiche di questo strumento di comunicazione. Prima fra tutte l’immunità elettromagnetica. Infatti, trattandosi di segnali ottici, a differenza di quanto accade per i segnali elettronici in transito lungo il cavo in rame, la luce non subisce le distorsioni provocate dalla presenza dei campi elettromagnetici. Questo permette, teoricamente, di far transitare le fibre ottiche pressoché ovunque, senza il rischio di disturbi all’esterno.

Le fibre ottiche, inoltre, sono dielettriche. Questo significa che non conducono elettricità e, per tale ragione, offrono una maggior protezione per quanto riguarda il rischio di folgorazione delle persone, al punto che possono essere fascettate anche con i cavi di potenza. Una simile affermazione, però, non deve essere considerata in termini assoluti. In alcuni casi, infatti, la struttura di protezione esterna potrebbe contenere elementi metallici in grado di trasformare un simile cavo in un autentico conduttore.

Sempre per quanto riguarda l’aspetto della sicurezza, ma a livello di protezione dei dati, è molto complesso riuscire a violare o intercettare un segnale ottico in transito in un cavo in fibra. Al contrario, come hanno dimostrato alcuni casi di cronaca, è relativamente facile effettuare una simile operazione ai danni di un tradizionale doppino in rame.

OM4, una scelta di qualità

Come per i cavi di trasmissione in rame, anche per quelli in fibra ottica le prestazioni sono significativamente diverse e, in fase di progettazione, è opportuno indirizzarsi verso le tecnologie con prestazioni più elevate. Una scelta dettata dal fatto che le telecamere di sicurezza offrono una risoluzione sempre maggiore e, per tale ragione, necessitano di una crescente larghezza di banda, in grado di supportare tutto il traffico generato. In particolare, sul mercato della fibra ottica, negli ultimi anni si sono affermate le fibre di tipo OM4 (evoluzione delle precedenti OM3), ingegnerizzate appositamente per funzionare abbinate agli emettitori VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Lasers), che coniugano prestazioni elevate e prezzi contenuti.

Questi fibre, realizzate con metodi di produzione particolarmente sofisticati e caratterizzate da un preciso drogaggio del silicio con atomi di germanio, garantiscono prestazioni decisamente migliori rispetto alle soluzioni disponibili in passato.

L’elevata qualità costruttiva, che previene il rischio di perturbazioni del segnale, le rende particolarmente adatte alla realizzazione di cavi multimodali, che possono essere illuminati anche con sorgenti laser a 850 nm. Si tratta di sorgenti luminose che si rivelano particolarmente economiche rispetto ad altre soluzioni necessarie per ottenere prestazioni di trasmissione confrontabile.

Proprio l’aspetto dell’illuminatore, ovvero dell’apparecchio grado di immettere il segnale luminoso all’interno della fibra, rappresenta un ulteriore aspetto da valutare in fase di preventivazione. Benché le fibre, in molti casi, vengano proposte a prezzi paragonabili a quelli di buon cavo in rame, infatti, il loro impiego deve tenere in considerazione anche la necessità di predisporre anche apparecchiature in grado di trasformare i segnali digitali in ottici e viceversa, consentendo così il corretto funzionamento delle apparecchiature elettroniche che, nella quasi totalità dei casi, devono ricevere segnali di tipo elettronico.