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INTRODUZIONE: CONNETTORI E GIUNTI OTTICI

Un giunto per fusione viene ottenuto semplicemente fondendo insieme i due tronconi di fibra. Ne risulta una fibra unica senza interruzioni.

Il punto di saldatura è meccanicamente fragile e richiede una protezione meccanica.

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INTRODUZIONE: IL RICEVITORE OTTICO

Il ricevitore ottico converte la luce modulata proveniente dalla fibra ottica in una replica del segnale originale applicato al trasmettitore.Il rivelatore di questa luce modulata è un fotodiodo tipo PIN o a valanga.

Tipicamente i fotodiodi hanno una area sensibile di centinaia di micron di diametro.L’allineamento fibra-fotodiodo è molto meno critico dell’allineamento nel trasmettitore ottico.La quantità di luce in uscita dalla fibra è molto piccola, e perciò i ricevitori ottici impiegano amplificatori interni ad elevato guadagno. Precauzioni vanno prese per evitare che l’amplificatore saturi, producendo segnale distorto.

I ricevitori ottici sono, come nel caso dei trasmettitori, di tipo analogico e digitale.

PIN DIODO A VALANGA

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INTRODUZIONE : IL RICEVITORE OTTICO ANALOGICO

Il primo stadio è un amplificatore operazionale connesso come un amplificatore ditransresistenza (amplificatore corrente-tensione). Questo stadio amplifica la debole corrente proveniente dal fotodiodo e la converte in una tensione, tipicamente nel range dei millivolt.

Lo stadio successivo è un semplice amplificatore di tensione realizzato con un amplificatore operazionale.

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INTRODUZIONE : IL RICEVITORE OTTICO DIGITALE

Come nel ricevitore analogico, il primo stadio è un amplificatore corrente-tensione.

L’uscita di questo stadio è posta in ingresso ad un comparatore di tensione che produce un segnale digitale pulito.

Il trimmer consente di regolare il punto di commutazione (trigger) dell’amplificatore e a preservare la simmetria del segnale ricevuto.

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INTRODUZIONE: DIMENSIONAMENTO LINK PUNTO-PUNTO

1. Determinare la combinazione appropriata trasmettitore-ricevitore sulla base del segnale da trasmettere (Analogico, Digitale, Audio, Video, RS-232, RS-422, RS-485, etc.).

2. Determinare il tipo di alimentazione disponibile (AC, DC, etc.).

3. Determinare se sono necessarie modifiche speciali (Impedenze, Larghezza di Banda, Connettori e Fibre speciali, etc.).

4. Calcolare le perdite totali in dB in tutto il sistema sommando le perdite in fibra, nei giunti, nei connettori. Questi parametri sono forniti dai produttori dei singoli componenti.

5. Confrontare la figura di perdita ottenuta con la perdita ottica ammissibile al ricevitore, mantenendo un margine di sicurezza per l’intero sistema di almeno 3 dB.

6. Verificare che la larghezza di banda sia adeguata a trasmettere il segnale desiderato.

Se, dopo il calcolo, il sistema si dimostra inadeguato per trasmettre il segnale richiesto alla distanza necessaria, è necessario scegliere una diversa combinazione trasmettitore/ricevitore o una fibra con perdite minori.

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COMUNICAZIONI OTTICHE: PROSPETTIVA STORICA

Convenzionalmente si considerano “comunicazioni ottiche” gli scambi di informazioni tra esseri umani utilizzanti la radiazione elettromagnetica nella “banda”ottica o spettro visibile.

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Epoca preistorica: nascita comunicazioni ottiche con i primi segnali di fuoco, forma primitiva di comunicazione digitale 1-bit (fuoco acceso-fuoco spento).

Epoca classica: il greco Polibio introduce un codice (look-up table) permettendo la trasmissione di brevi messaggi mediante l’accensione di “pattern” di torce.

PROSPETTIVA STORICA

ωψχϕ

υτσρπ

οξνµλ

κιϑηζ

εδγβα

riga=3 colonna=2 Lettera trasmessa = µ

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Epoca romana: costruzione di torri a “vista” sul territorio dell’Impero per permettere la comunicazione codificata di messaggi (tipicamente militari) attraverso sequenze di configurazioni di torce accese (telegrafo ottico).

Sistemi ottici simili furono sviluppati fino all’avvento della telegrafia “elettrica” (1838) con Samuel Morse (1791-1872). La telegrafia è un sistema di comunicazione digitale binario (impulsi brevi – impulsi lunghi).

Si tratta di sistemi di trasmissione in atmosfera libera, soggetti alle intemperie (pioggia, nebbia, etc. ) e con velocità di trasmissione molto basse.

PROSPETTIVA STORICA

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Lo sviluppo delle comunicazioni ottiche è basato sull’avanzamento delle conoscenze scientifiche sulla natura e sulle proprietà della luce.

1600-1700

• Isaac Newton (1642-1727)

• Robert Boyle (1627-1692)

• Christiaan Huygens (1629-1695)

Sperimentano per determinare la natura della luce. Newton scopre la dispersione (la luce solare è composta da uno spettro di colori).

PROSPETTIVA STORICA

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1800-1900

William Herschel (1738-1822) scopre l’energia infrarossa nello spettro solare.

Augustine-Jean Fresnel (1788-1827) sviluppa la prima teoria matematica dettagliata sulle proprietà ondulatorie della luce. Spiega per la prima volta gli effetti dovuti alla diffrazione giàosservati da Francesco Grimaldi (1618-1663).

Heinrich Hertz (1857-1894) osserva l’effetto fotoelettrico nel 1887 e mostra che la luce assume la forma di particelle o pacchetti di energia (fotoni).

PROSPETTIVA STORICA

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1800-1900

Albert Einstein (1879-1955) spiega l’effetto fotoelettrico (Premio Nobel nel 1905).

James Clerk Maxwell (1831-1879) unifica con le Equazioni di Maxwell il campo elettrico e magnetico: sono formalmente equazioni delle onde. Hertz osserva in laboratorio onde radio generate da correnti elettriche.

Guglielmo Marconi (1874-1937) realizza la prima trasmissione con onde radio. Nasce la telegrafia senza fili, che presto diviene “comunicazione radio”.

L’etere viene oggi utilizzato per molti sistemi di trasmissione: radio, telefonia cellulare, TV, ponti radio a microonde, trasmissioni satellitari, etc.

PROSPETTIVA STORICA

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1800-1900

John Tyndall (1820-1893) dimostra la riflessione interna totale della luce in un getto d’acqua. È la prima esperienza di luce guidata in una guida d’onda ottica. La propagazione della luce è confinata in un mezzo e ne segue il profilo geometrico. Tyndall non trova applicazioni pratiche alla sua scoperta.

PROSPETTIVA STORICA