Le fibre ottiche
Una fibra ottica è costituita da un lungo cilindro interno trasparente ("core") ricoperto esternamente da un rivestimento ("cladding") di materiale opaco di indice di rifrazione minore di quello del materiale interno. Il tutto è in genere fasciato da una spessa pellicola di plastica esterna ("coating") per proteggere la fibra ottica da danni, abrasioni, ecc.
Il diametro della fibra trasparente interna varia dai 5µmai 100 µm e il diametro del rivestimento di solito è fra i 100 e i 150 µm.
Lo standard adottato per le fibre ottiche ad alta performance per uso nelle telecomunicazioni è di un diametro esterno del rivestimento di 125 µm, con diametro interno compreso fra gli 8 e i 50 µm.
Per paragone, ricordiamo che un capello umano ha un diametro di circa 100 µm.
La fibra ottica funziona come una specie di specchio tubolare. La luce che entra nel core ad un certo angolo (angolo limite) si propaga mediante una serie di riflessioni alla superficie di separazione fra i due materiali del core e del cladding.
Le fibre ottiche hanno avuto un forte sviluppo e vengono utilizzate in un gran numero di applicazioni solo in questi ultimi anni, benchè la fisica della riflessione totale fosse ben conosciuta da lungo tempo.
Il problema stava nelle perdite che producevano un'intollerabile attenuazione del segnale. Il raggio rifratto infatti non penetrava nel materiale del rivestimento esterno, ma un po' d'energia veniva assorbita da quest'ultimo, cosicchè la luce veniva attenuata nelle riflessioni interne.
In questi ultimi decenni, lo sviluppo di materiali ultra-puri con coefficienti di assorbimento estremamente bassi ha lanciato l'uso delle fibre ottiche, in medicina ad esempio, e nel campo delle telecomunicazioni.
Le fibre ottiche uniscono vari vantaggi: costi bassi, attenuazione minima, ottima larghezza di banda e le comunicazione via fibra ottica sono immuni da interferenze.
Le fibre ottiche attuali sono così trasparenti che l'intensità della luce entro un tratto di fibra ottica di 6 km viene ridotta di meno di un fattore 2: questi materiali sono circa diecimila volte più trasparenti del vetro normale!
Infine, i segnali nelle fibre ottiche sono le onde visibili (o quasi), le cui frequenze sono un milione di volte più alte delle frequenze normalmente usate nei fili telefonici: questo fatto permette alle fibre ottiche di trasportare molta più informazione.
Infatti più alta è la frequenza, maggiore è la larghezza di banda disponibile e a larghezze di banda maggiori corrisponde una maggiore capacità di trasmettere informazione.
