REALIZZAZIONE
DELLE FIBRE OTTICHE
Nelle
applicazioni per le quali l'attenuazione e la dispersione non sono parametri
rilevanti come, ad esempio, piccole tratte per trasmissione dati o reti locali
in fibra ottica, le fibre vengono realizzate in plastica monocristallina
multimodo a nucleo largo. Ciò consente di garantire una apertura numerica
elevata, migliorando l'efficienza di accoppiamento e di facilitare le giunzioni
ed i cablaggi, mentre la brevità delle tratte consente di tollerare la forte
dispersione. Tutti gli altri tipi di fibra sono realizzate con materiale vetroso
con l'aggiunta di droganti per variare l'indice di rifrazione del nucleo e del
mantello
- Preforma e Tecniche di
Realizzazione
La prima fase della
fabbricazione di una fibra è la costituzione di una preforma, ovvero un
cilindro della lunghezza di un metro e del diametro di pochi centimetri,
costituita da due starti di materiale vetroso purificato. Lo strato più interno
è destinato a diventare il nucleo e, quello più esterno, il mantello, durante
la filatura della preforma stessa, che descriveremo più avanti. La preforma è
quindi diametralmente maggiore della fibra da ottenere, essa viene ricavata con
varie tecniche di lavorazione dai materiali grezzi e deve contenere al suo
interno sia il nucleo che il mantello.
La prima tecnica usata per la fabbricazione della preforma è la deposizione
di vapore esterna (OVD, Outside Vapor Deposition), nella quale si ha un
processo di idrolisi a fiamma, in cui il vetro viene depositato lateralmente su
di un'anima rotante, in forma di fuliggine generata bruciando vapori di SiCl4
con una fiamma alimentata ad ossigeno puro. La fiamma viene fatta traslare
lateralmente (avanti e indietro) per depositare strati successivi di vetro, fino
ad ottenere lo spessore desiderato dello strato relativo al nucleo e
successivamente, quelli relativi al mantello.
La variazione dell'indice di
rifrazione è ottenuta aggiungendo al materiale grezzo dei droganti che vengono
vaporizzati e depositati nella concentrazione desiderata.
Una variante di questa tecnica è la deposizione di
vapore assiale (VAD, Vapor Axial Deposition), in cui si ottiene una
lavorazione continua e non a lotti. La lavorazione continua si ottiene lavorando
la preforma in senso verticale con deposizione assiale dei materiali grezzi
sull'estremo inferiore, mentre essa viene continuamente tratta verso l'alto.
Successivamente è stata messa a punto una tecnica migliore, detta deposizione
chimica di vapore modificata (MCVD,
Modified Chemical Vapor Deposition), nella quale non c'è diretto contatto tra
la fiamma e la preforma. In questo tipo di tecnica la deposizione del materiale
vetroso avviene all'interno di un tubo di vetro e, quindi, si richiede prima la
deposizione del mantello e poi del nucleo. Anche in questo caso il tubo viene
fatto ruotare e la fiamma si sposta lungo l'asse del tubo, per garantire
l'uniformità della deposizione, inoltre per variare spessore e indice di
rifrazione si variano le concentrazioni dei droganti. Il vantaggio della tecnica
MCVD, rispetto alle precedenti, consiste nel fatto che il deposito degli starti
avviene in ambiente chiuso in cui è possibile controllare la pulizia
dell'ambiente da impurità. Una variazine di questa tecnica è la PCVD (Plasma-activated
Chemical Vapor Deposition) nella quale la deposizione degli strati viene indotta
con reagenti sotto forma di plasma. Questo consente di ottenere strati più fini
lavorando a temperature più basse e permette di controllare con maggior
precisione l'indice di rifrazione.
- Filatura
della Preforma
A partire dalla preforma, ottenuta con uno dei metodi visti, si ottiene
la fibra vera e propria mediante un apparato di filatura. La preforma viene
riscaldata in una fornace ad induzione, acquistando un certo grado di viscosità,
mentre i trattori al di sotto della zona calda fanno si che la parte cava della
preforma collassi formando il nucleo e il mantello. La fibra assume il diametro
finale in questa fase della lavorazione, in cui la forza di trazione viene
variata in funzione delle indicazioni di diametro fornite da un sensore
sensibile alle figure di interferenza della luce, generata da un laser, che
attraversa la fibra.
Sempre
durante la filatura, la fibra viene rivestita con materiali polimerici per
proteggerla da agenti esterni e irrobustirla meccanicamente. Per garantire un
grado di robustezza adatto all'impiego a cui è destinata la fibra, la si
ricopre con un rivestimento secondario che evita anche il fenomeno delle
micropiegature che può portare ad un aumento del coefficiente di attenuazione
della fibra. Esistono molti tipi di rivestiemti secondari in funzione delle
applicazioni a cui è destinata la fibra, tuttavia non ci dilungheremo nella
loro descrizione.
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