Fibre ottiche e trasmissione di potenza

Le fibre ottiche, “medium” che garantisce velocità, elevata banda passante come quantità di dati nell’unità di tempo e lunghe distanze, possono anche trasferire contemporaneamente potenza sfruttando più tecnologie.

Il segnale luminoso veicolato da una fibra ottica è generato da sorgenti ottiche che possono essere LED o laser. Quest’ultimo, non strettamente collegato alle fibre ottiche, ma anche a un’ampia gamma di applicazioni industriali, per esempio taglio di metalli o incisioni su parti e componenti, ha come caratteristica base l’emissione di un fascio di luce monocromatica, quindi di una sola lunghezza d’onda, coerente e concentrata in un raggio rettilineo che può essere di elevata intensità e potenza. Esistono tipologie diverse di laser: a gas, a vapori metallici e a stato solido con cristalli drogati con ioni di terre rare. Si aggiungono poi i fiber laser, in cui il mezzo attivo di amplificazione è una fibra ottica opportunamente trattata. Queste note per ricordare che alla luce generata da un laser si può associare una potenza.

Tornando all’ambito delle fibre ottiche, questa può essere trasmessa, insieme ai dati secondo due principali modalità tra loro completamente diverse, che abbiamo denominato “powered fiber” e “power over fiber”, al di là delle differenti citazioni che al riguardo si possono trovare in letteratura.

Il concetto di cavo

La tecnologia “powered fiber” fa riferimento a cavi speciali, in cui oltre alla trasmissione ottica di dati si ha anche una trasmissione di potenza, e il discorso deve partire dal concetto di “cavo”, non sempre opportunamente considerato parlando di fibre ottiche. Detto diversamente, una fibra ottica non è il sottile filamento in vetro, o meglio in silice, che trasporta segnali luminosi, ma una struttura che in generale prevede la fibra in quanto tale, (core), un mantello (cladding) che circonda il core, uno strato protettivo in plastica denominato buffer o coating, un elemento di irrobustimento in filato sintetico per dare robustezza tensile al cavo; una guaina esterna di protezione ambientale in PVC, polietilene, polipropilene, poliuretano, nylon o teflon. A seconda dell’ambito d’utilizzo sono individuati i cavi Industrial Grade e Commercial Grade, i primi per l’industria, i secondi per uso in ambito office o consumer, laddove cioè non sono richieste precise e garantite caratteristiche di resistenza a condizioni di stress di varia natura, che invece sono la norma nell’industria e in altri contesti critici.

Un esempio emblematico di struttura coerente con il campo d’impiego è quello dei cavi sottomarini in fibra ottica, che prevedono: un primo strato esterno di polietilene; due strati, uno di mylar e uno costituito da trefoli di acciaio per dare resistenza; uno strato di alluminio come barriera all’acqua; un isolante di policarbonato; un tubo di rame o in alluminio come schermo; un core protettivo in paraffina immediatamente attorno alla fibra ottica. Ma tornando più in generale ai cavi in fibra ottica, questi possono contenere una sola fibra o più fibre (cavo multifiber), ciascuna dalle altre isolata con soluzioni simili a quelle prima esposte, e il numero non è fisso, ma dipende dal tipo di fibre, se monomodali (SMF, Single Mode Fiber) o multimodali (MMF, Multi Mode Fiber), dal tipo di cavi e, chiaramente, dal contesto.