Fatti interessanti sulla fibra ottica

Le esigenze di comunicazione digitale sono aumentate notevolmente: la comnicazione deve essere veloce, priva di interferenze ed efficiente dal punto di vista energetico. Per soddisfare questi requisiti, le fibre ottiche e le linne a fibra ottica sono una buona opzione. Trasmette le informazioni utilizzando la luce. Scoprite come funzionano esattamente e cosa distingue l'uno dall'altro nel nostro guida.

• Fibra ottica e il suo funzionamento

• Fibre ottiche - differenze e panoramica

• Campi di applicazione delle fibre ottiche

• La nostra buona pratica: adottare misure per la protezione del lavoro 

• Suggerimenti per la posa di conduttori in fibra ottica

Fibra ottica e il suo funzionamento

I conduttori in fibra ottica sono componenti in vetro o materiali correlati al vetro che trasportano segnali luminosi da un punto di ingresso a un punto di uscita della luce. I segnali luminosi possono essere utilizzati per la visualizzazione di stati di funzionamento (on/off o rumoroso/silenzioso) o per la trasmissione di segnali analogici o digitali.

Gli sforzi scientifici per guidare la luce attraverso i media trasparenti sono stati già all'inizio del 19°. Secolo. A partire dalla metà degli anni '50, le guide luminose sono state utilizzate per illuminare gli organi interni dell'uomo, una tecnologia che ha trovato l'ingresso nella medicina sotto forma di endoscopio. Dieci anni dopo, grazie all'utilizzo di laser, è stata resa tecnicamente possibile anche la trasmissione di messaggi tramite fibra ottica.

Fibra ottica e Fibre ottiche - panoramica

Il materiale e la struttura di fibre ottiche cavi in fibra si orientano in base alle aree di applicazione per le attività che devono essere eseguite con la luce diretta. In questo caso si distinguono due aree.

Le guide luminose vengono utilizzate per trasportare i segnali luminosi a bassa perdita e sovratensione su una superficie di uscita della luce definita. Per lo più si tratta di LED montati su circuiti stampati e il cui fascio di luce viene diretto ad esempio a una piastra frontale dell'alloggiamento. La luce diretta non è modulata, il che significa che non è "carica" con nessun altro segnale.

Queste guide luminose rappresentano soluzioni salvaspazio, installabili e, in ultima analisi, convenienti. Allo stesso tempo, grazie ai componenti elettronici rimossi, è disponibile una protezione molto buona contro le scariche elettrostatiche (protezione ESD), il che va a vantaggio sia dell'operatore che della manutenzione dei componenti.

Le guide luminose sono realizzate in plastica ad alte prestazioni di lunga durata, che offrono un'elevata efficienza luminosa e un'illuminazione omogenea senza sovra-radiazione. Sono disponibili come versioni rigide e flessibili in diverse varianti con diverse forme di testa sulla superficie di uscita della luce. In questo modo non solo le informazioni tecniche vengono inviate all'utente, ma gli sviluppatori possono anche adattare la visualizzazione di queste informazioni al rispettivo design del dispositivo.

Le fibre ottiche trasmettono poi segnali luminosi che vengono infine convertiti in segnali elettrici. A questo scopo, la luce viene modulata. La trasmissione del segnale ottico viene generalmente realizzata tramite cavo in fibra ottica. A tale scopo, è necessario un convertitore di segnali elettrici in segnali ottici sia nel punto di trasmissione che in quello di ricezione. Ciò garantisce allo stesso tempo una separazione galvanica dei componenti elettrici collegati tramite cavo di trasmissione in fibra ottica.

Per la produzione di cavi in fibra di vetro vengono utilizzate materie plastiche ad alta purezza. I diametri delle fibre ottiche vanno da 3,5 a 1.500 micrometri, a seconda della lunghezza d'onda della luce. Una fibra di vetro è composta da un nucleo e da un rivestimento come parete circostante e altri strati di protezione. La guida della luce avviene mediante riflessione totale sulle pareti in fibra di vetro. In caso di riflessione totale, la luce viene riflessa su una superficie quasi senza perdita. Il diametro è scelto in modo che, a una lunghezza d'onda definita, l'angolo di incidenza sulla parete della fibra rimanga così basso che nessuna luce esca dalla fibra stessa. La trasmissione attraverso le fibre ottiche è a bassissima perdita, il che a sua volta consente lunghi percorsi di trasmissione nell'intervallo di chilometri a due cifre. Con l'utilizzo di fibre singlemode, i segnali possono essere trasmessi anche fino a 100 chilometri di distanza. Le fibre multimode sono invece più adatte per distanze più brevi. Hanno un diametro maggiore, che consente loro di trasmettere più dati, ma anche di aumentare la rifrazione della luce nelle fibre. Ciò comporta un deterioramento o una distorsione del segnale a distanze maggiori.

La lunghezza d'onda della luce consente velocità di dati molto elevate fino all'intervallo gigahertz-per-secondo. Anche la sicurezza contro le influenze elettromagnetiche è garantita. Tuttavia, i cavi in fibra di vetro sono sensibili alla piegatura e alle forti cuve. Il rivestimento delle fibre può essere rapidamente danneggiato. Questa caratteristica consente di utilizzare i cavi in fibra ottica per le attività di misurazione. Da questo è stato sviluppato il ramo dei sensori ottici in fibra, con i quali è possibile risolvere quasi ogni compito di monitoraggio o di regolazione in ricerca e sviluppo, sia per industria che a casa. Le linee di trasmissione in fibra ottica sono affidabili e durature, ma sono associate a costi più elevati.

A causa delle caratteristiche particolari del materiale delle fibre ottiche, si consiglia di utilizzare attrezzi speciali per il confezionamento e l'installazione. Con la tecnologia in fibra ottica e gli accessori, è possibile spellare, unire e crimpare le fibre di vetro con i relativi connettori, così come con i cavi in rame.

Campi di applicazione delle fibre ottiche

I cavi in fibra vengono utilizzate ovunque si debbano visualizzare informazioni sullo stato o sulla cronologia dei processi tecnici. Ciò può essere, ad esempio, lo stato di commutazione di dispositivi elettrici, le informazioni ottiche di un computer di bordo del veicolo o le informazioni dell'operatore generate da componenti elettrici chiusi ermeticamente.

Le fibre ottiche vengono utilizzate per la comunicazione cablata. A causa delle loro proprietà vantaggiose, hanno sostituito in molti punti il classico cavo in rame. In questo modo i sistemi di comunicazione odierni vengono costruiti con reti in fibra ottica complete.

Inoltre, le fibre ottiche servono per il trasporto flessibile di luce laser con lunghezza d'onda definita. Ad esempio, si possono utilizzare dispositivi nella tecnologia medica o per la lavorazione dei materiali. La fibra ottica viene utilizzata anche nella tecnica di misurazione. In questo caso vengono utilizzati sensori ottici in fibra per requisiti di misurazione diversi e ad alta precisione. Le illuminazioni per microscopi e altri strumenti di lavoro e per l'illuminazione di edifici e decorazioni sono spesso realizzate anche con fibra ottica.

La nostra buona pratica: adottare misure per la protezione del lavoro

Durante il montaggio di cavi in fibra di vetro è necessario adottare misure di protezione. Evitare di toccare le estremità del cavo. Le minuscole particelle di vetro possono causare lesioni.

Suggerimenti per la posa di fibre ottiche

Le fibre ottiche non devono essere piegate con forza durante la posa. Il raggio di curvatura non deve essere inferiore a due centimetri per evitare danni. Durante l'inserimento dei cavi in fibra ottica non deve essere esercitata alcuna trazione meccanica eccessiva sul cavo. Alcuni cavi dispongono già di un sistema di scarico della trazione integrato. In caso di posa in tubi di protezione o su supporti di montaggio, il cavo in fibra ottica deve essere protetto anche da spigoli vivi e piegature.

La superficie delle guide luminose non deve essere danneggiata, in modo che nessuna luce possa fuoriuscire in modo errato e che la radiazione luminosa desiderata non venga attenuata nel punto di uscita definito.