Tecniche di produzione delle fibre ottiche

Corso di Comunicazioni OtticheAnno accademico 2003-2002004Tecniche di produzione pdelle fibreottiche

Indice (1)• Famiglie di fibre ottiche:– fibre monomodali;– fibre multimodali.• Materiali per le fibre ottiche:– fibre in vetro;– fibre plastiche.• Produzione delle fibre ottiche:– preparazione della preforma:• tecnica OVD;• tecnica VAD;• tecnica MCVD;• tecnica PCVD.

Indice (2)– filatura della preforma;– filatura diretta.• Test e misure:– meccanici;– ottici;– geometrici.• Cavi ottici:– cavi tight-jacket;– cavi loose-tube;– cavi ribbon;– cavi sottomarini.

Fibre ottiche monomodali (SMF)• La fibra monomodale è la scelta preferita per comunicazioniottiche a lunga distanza ad alto bitrate con o senzarepeaters.• L’elevata capacità trasmissiva è dovuta al diametro delnucleo piccolo (≈9µm)() rispetto alla lunghezza d’onda dellaluce propagante.• Questo permette la propagazione ad un solo modo guidato,con conseguente minimizzazione della distorsione degliimpulsi e aumento della massima distanza di trasmissione.• Applicazioni:– reti ottiche sottomarine;– reti terrestri WAN a elevato bitrate.

Fibre ottiche multimodali (MMF)• La fibra multimodale è la scelta preferita per comunicazionia breve distanza e con molte connessioni.• Il diametro del nucleo è grande rispetto alla lunghezzad’onda della luce trasmessa, permettendo la propagazionedi più modi guidati.• Si hanno quindi manutenzione e connettorizzazione piùsemplici rispetto alle fibre monomodali.• Applicazioni:– LAN;– MAN e WAN (a bitrate o distanze minori rispetto alle monomodali);– installazioni locali.

Materiali per le fibre ottiche• Ci sono molti materiali disponibili per la produzione di fibreottiche, ma solo alcuni rispettano tutti i requisiti necessari.• Il materiale deve essere:– adatto a realizzare strutture lunghe, sottili e flessibili;– trasparente alle lunghezze d’onda di interesse;– fisicamente compatibile con altri materiali con indice di rifrazioneioneleggermente diverso per realizzare nucleo e mantello;– economico e abbondante in natura.• Due materiali comunemente usati che hanno tutte questecaratteristiche sono materie plastiche e vetro (includendovetri ossidi,alogenuri e calcogenuri).

Vetri per fibre ottiche• Vetri ossidi:– è la categoria di vetro più usata per la produzione di fibre ottiche;– il più comune e usato è la silice vetrosa (SiO 2 ), poiché il materialegrezzo di partenza è la sabbia;– la silice si ottiene fondendo composti di ossidi di metallo, solfuri eseleniuri in appositi forni;– la principale difficoltà nel processo produttivo sta nella elevatapurezza necessaria per minimizzare l’attenuazione della fibra;– principali caratteristiche:• resistenza alla deformazione anche a temperature superiori a 1000°C;0°C;• bassa espansione termica e quindi bassa probabilità di rottura per pshock termici;• ottima stabilità chimica nel tempo;• elevata trasparenza nelle regioni del visibile e dell’infrarosso.

Vetri per fibre ottiche• Vetri alogenuri:– i vetri derivanti dai fluoruri hanno perdite di trasmissione molto basseper lunghezze d’onda comprese tra 0.2 e 8mm;– la stessa caratteristica vale per gli alogenuri da metalli pesanti, chesono combinazioni di metalli pesanti e elementi non metallici delsettimo gruppo;– la ricerca si è quindi focalizzata su questi composti, al fine di dprodurre fibre con attenuazione notevolmente inferiore rispetto aquelle standard in silice vetrosa;– teoricamente, il minimo di attenuazione per questi materiali è pari pa0.003 dB/km rispetto ai 0.2 dB della silice vetrosa.– I vetri fluoruri si dividono in due classi: sistemi binari e ternari; isistemi ternari hanno migliori proprietà ottiche, chimiche e bassasatossicità.

Vetri per fibre ottiche• Vetri calcogenuri:– le fibre prodotte con vetri calcogenuri contengono arsenico,germanio, fosforo, zolfo, selenio o tellurio;– i processi produttivi per queste fibre sono molto complessi e questole rende non particolarmente usate;• un metodo usato è il raffinamento a zona;– teoricamente, l’attenuazione minima raggiungibile per questimateriali è pari a 0.01 dB/km.

Droganti• Al fine di produrre materiali simili aventi indici di rifrazioneleggermente diversi per nucleo e mantello, la silice vienedrogata con ossidi classificabili in due categorie:– droganti che aumentano l’indice di rifrazione all’aumentare dellapercentuale molare (es. titanio, germanio, fosforo);– droganti che diminuiscono l’indice di rifrazione all’aumentare della dpercentuale molare (es. boro, fluoro).• Si riportano in tabella tre esempi di droganti utilizzati perprodurre fibre monomodali e multimodali:NucleoGeO 2-B 2O 3-SiO2GeO 2-SiO2SiO 2MantelloB 2O 3- P 2O 5-SiO2F- P 2O 5-SiO2F- P 2O 5-SiO2TipologiaMMFSMFSMF

Reazioni chimiche• L’obiettivo è la produzione della preforma, cioè una barra divetro solido, punto di partenza per la produzione della fibra.• Composti chimici purissimi (principalmente tetracloruro disilicio SiCl 4 e tetracloruro di germanio GeCl 4 ) sono usati nelprocesso di produzione della preforma, variandone leproporzioni in modo da ottenere i differenti tipi desiderati.• Le reazioni chimiche che stanno alla base della produzionedel vetro per applicazioni ottiche sono:– SiCl 4 (gas) + O 2SiO 2 (solido) + 2Cl 2 (in presenza di calore)– GeCl 4 (gas) + O 2GeO 2 (solido) + 2Cl 2 (in presenza di calore)

Reazioni chimiche• La composizione del nucleo della maggior parte delle fibreper telecomunicazioni consiste principalmente di silicevetrosa e di germanio aggiunto come drogante peraumentare l’indice di rifrazione al livello desiderato.• Le fibre monomodali (SMF) tipicamente richiedono menogermanio al fine di minimizzare l’attenuazione e sonocaratterizzate da profilo di indice di rifrazione uniforme nelnucleo.• Le fibre multimodali (MMF) sono caratterizzate da maggiorepresenza di germanio e quindi indice di rifrazione piùelevato, inoltre il profilo di indice di rifrazione nel nucleo èparabolico per combattere la dispersione modale.

Fibre ottiche plastiche• Le fibre ottiche plastiche sostituiscono quelle in silice perbrevi distanze (fino a 100m) o in ambienti in cui sianecessaria resistenza meccanica superiore.• Sono adatte inoltre per illuminazione, applicazioni mediche,automobilistiche, strumentazione e sensori che necessitanodi cortissimi spezzoni di fibra.• Negli ultimi anni c’è un rinnovato interesse per le fibreplastiche, poiché la ricerca ha portato le performance alivelli competitivi con le fibre in silice.• Esempi di composti usati in fibre plastiche:– nucleo: polystirene,polymethyl methacrylate;– mantello: methyl methacrylate, copolymer.

Fibre ottiche plastiche• Le fibre plastiche (POF) sono di tipo step-index condiametro tipico di 1mm.• Queste dimensioni rendono semplice e efficiente l’accoppiamento di luce dalla sorgente ed economici iconnettori (10-20% in meno rispetto a quelli standard).

Fibre ottiche plastiche• La terminazione si effettua semplicemente a mano tagliandocon una lama!• La natura plastica rende queste fibre robuste, facili dainstallare, leggere e poco costose.• Le proprietà ottiche delle POF convenzionali sonodecisamente peggiori rispetto alle fibre in silice:– attenuazione 0.15-0.2 0.2 dB/m @650nm;– elevata apertura numerica;– bitrate limitato dalla dispersione modale.

Fibre ottiche plastiche• Recentemente la ricerca ha portato a nuove fibre GI-POF,caratterizzate da bassa apertura numerica, profilo d’indicegraduale e elevato bitrate a distanze di 100m.– utilizzo per connessioni in LAN: installazione rapida, strumentazionesemplice, prezzo competitivo con il rame.

Produzione delle fibre ottiche• Si prende in considerazione il processo produttivo per fibreottiche in silice vetrosa, che ad oggi occupano ancorabuona parte del mercato.• Esistono due tecniche fondamentali per la produzione difibre ottiche in silice vetrosa:– filatura diretta a partire da un crogiolo contenente silice pura;– ossidazione da fase di vapore e filatura della preforma.• La filatura diretta non consente di ottenere fibre pure eomogenee, quindi la seconda tecnica è la più usata.• I processi comunemente usati si dividono quindi in due fasi:– preparazione della preforma;– filatura della fibra.

Preparazione della preforma• I processi di produzione moderni partono da una preforma,in modo da filare un materiale sufficientemente puro, conbassa concentrazione di ioni OH - , bassa concentrazione diioni metallici contaminanti e poco costoso.• Di seguito si illustrano alcune delle più comuni tecniche perla preparazione delle preforme, che si differenzianoprincipalmente per come vengono depositati gli strati:– Outside vapor deposition (OVD);– Vapor phase axial deposition (VAD);– Modified chemical vapor deposition (MCVD);– Plasma chemical vapor deposition (PCVD).

Tecnica OVD• La tecnica OVD, chiamata anche “processo soot”, è statasviluppata dalla Corning, ed ha permesso di realizzare leprime fibre con attenuazione minore di 20dB/km.• I tre passi principali del processo sono:– deposizione;– consolidamento;– filatura.

Tecnica OVD• Durante la deposizione, , materiali quali SiCl 4 , GeCl 4 , BCl 3 ,O 2 vengono fatto reagire a temperature elevate producendoil cosiddetto “soot” (solide particelle submicrometriche), cheè depositato su una barra ceramica rotante.• Inizialmente avviene la formazione del nucleo, quindi quelladel mantello; il soot si deposita sulla barra e, strato perstrato, si costruisce una preforma cilindrica.• Il processo prevede il controllo accurato in tempo reale dicomposizione del vetro, indice di rifrazione e dimensioni dinucleo e mantello.

Tecnica OVD• La preforma così ottenuta è rimossa dalla barra ceramica eposta in un forno di consolidamento, , dove vienesinterizzata; l’alta temperatura rimuove ogni traccia di vaporeacqueo e si ottiene un solido e denso vetro bucato.• Il prodotto è quindi sottoposto a filatura all’interno diapposite torri; durante questo passo, descritto più in dettagliopiù avanti, il buco nel tubo collassa e si forma una fibraperfettamente simmetrica.

Tecnica VAD• Nella tecnica VAD, le particelle di SiO 2 sono formate nellostesso modo visto per l’OVD.• Le particelle sono deposte all’estremità di una barra di vetrocollegata a un motore: una “pulling machine” ruota la barraverso l’alto crescendo assialmente una preforma porosa .• La preforma è quindi trasformata in barra solida mediantefusione a zona ed è pronta per la filatura.• Vantaggi rispetto all’OVD:– prevede l’uso di una camera di deposizione con atmosfera pulita;– non si crea nessun buco centrale;– si realizzano preforme di lunghezze continue;– costi contenuti.

Tecnica VAD

Tecnica MCVD• La tecnica MCVD è stata sviluppata dai Bell Labs dellaAT&T nel 1970; il suo successo ha portato AT&T alladecisione di cominciare, a partire dal 1980, la produzione alivello di massa delle fibre ottiche.• Secondo il “Journal of Lightwave Technology” questometodo consente di produrre le fibre di miglior qualità sottocondizioni di lavoro industriali.• MCVD è un processo semplice e immediato per produrrefibre di elevata qualità soddisfacendo diverse specifiche diprogetto usando sempre la stessa attrezzatura.• L’uso massiccio a livello industriale rende necessario lostudio di ogni passo di processo in dettaglio.

Tecnica MCVD• Nella tecnica MCVD, la miscela di composti chimici illustrataprecedentemente è introdotta all’interno di un tubo rotantedi vetro (in particolare puro SiO 2 sintetico).• Il tubo è quindi montato su un tornio equipaggiato con unaspeciale fiamma riscaldante.• Il gas che fluisce nel tubo reagisce con il calore formando ilsoot nelle vicinanze della zona riscaldata.• Il soot generato si deposita quindi sulla parete interna deltubo.• Mentre la fiamma si muove lungo il tubo, il calore trasformale bianche e solide particelle del soot in puro e trasparentevetro (vetrificazione(vetrificazione)

Tecnica MCVD• Il materiale depositato andrà a formare il nucleo della fibra.• Il processo viene ripetuto per molte ore; per ogni passaggiodella fiamma è possibile modificare composizione, viscosità espessore dello strato deposto al fine di rispettare le specifichedi progetto.• La possibilità di produrre un’ampia gamma di fibre ottichederiva proprio da questo fattore, unitamente alla capacità dicambiare la velocità di movimento del bruciatore e latemperatura della fiamma.• Tutti i parametri critici di processo sono monitorati e controllatda calcolatori, in particolare è fondamentale il controlloaccurato della composizione chimica della miscela.

Tecnica MCVD• Dopo la deposizione della quantità desiderata di materiale ilflusso di reagenti è arrestato, si diminuisce la velocità delbruciatore e si incrementa la temperatura della fiamma.• Il tubo quindi collassa fino a formare una barra solida, cheviene separata da un operatore e preparata per il passosuccessivo.• L’indice di rifrazione della preforma è misurato usando unanalizzatore di preforma, che confronta i parametrisperimentali con le specifiche di progetto fornendo i risultatiall’operatore.• Si può notare come l’intero processo sia altamenteautomatizzato e richieda solo minimo intervento umano.

Tecnica MCVD• Il tubo di silice pura da cui è partito il processo è diventatoalla fine parte della regione che costituisce il mantello dellapreforma.• Lo spessore del mantello è ulteriormente aumentatomediante il processo di “sleeving” o “overcollapse”: un altrotubo di silice pura viene fatto collassare all’esterno dellapreforma originale, portando le dimensioni della preforma arispettare le specifiche.

Tecnica MCVD

Tecnica MCVDTELAIO ORIZZONTALE PER PREFORMATELAIO VERTICALE PER PREFORMA

Tecnica PCVD• La tecnica PCVD è stata ideata dagli scienziati della PhilipsResearch.• A differenza dell’MCVD, si deposita vetro puro all’interno diun tubo di silice e si usa plasma non isotermico nel rangedelle microonde (2.45GHz) al posto della fiamma.• Il plasma provoca la reazione chimica alla temperatura di1000-1200 1200 °C, minore rispetto all’MCVD.• Questa tecnologia permette di produrre fibre ottiche dielevatissima qualità, con ottime capacità trasmissive eperdite molto basse.• L’efficienza di deposizione del processo è molto elevata(vicino al 100% per la silice vetrosa)

Tecnica PCVD• Vantaggi (rispetto all’MCVD):– alta efficienza e accuratezza della deposizione;– bassa temperatura di deposizione;– deposizione di strati più sottili;– più semplice trattamento dei gas di reazione;– processo estremamente versatile;• Svantaggi:– il processo è molto più lento rispetto all’MCVD, e questo costituisceun grosso problema per applicazioni industriali.

Filatura della preforma• Il secondo passo nella produzione è convertire la preformain una fibra ottica avente le dimensioni di un capello (fiberdrawing) all’interno della cosiddetta draw tower.• Un’estremità della preforma è posta in un forno al quarzo, incui sono iniettati gas purissimi al fine di creare un’atmosferapulita e termicamente conduttiva.• Nel forno la temperatura deve essere accuratamentecontrollata (circa 1900°C) fino a far raggiungere lo statopastoso all’estremità della preforma.• A questo punto la forza di gravità prevale e il vetro vienestirato fino ad ottenere un filo sottile.

Filatura della preforma• L’operatore infila questo filo di fibra attraverso una serie distampi ricoprenti (“threading step”) e il processo di filaturavero e proprio può cominciare.• La fibra viene tirata da un dispositivo a cinghia posto nellaparte inferiore della draw tower e quindi avvolta su appositebobine.• Durante la filatura, la preforma viene riscaldata ad unatemperatura ottima per ottenere la tensione di drawingideale.• In campo industriale si possono raggiungere velocità difilatura di 10-20 metri al secondo.

Filatura della preforma• Il diametro della fibra è continuamente monitorato mediantemicrometri laser; tipicamente, si richiede un valore di 125µmcon una tolleranza di 1µm.• Il micrometro laser campiona il valore del diametro oltre 750volte al secondo; il valore reale è confrontato con il target di125µm, e l’errore lviene convertito in variazioni della velocitàdi filatura della fibra dal sistema di controllo:– se il diametro è maggiore del target, si incrementa la velocità;– se il diametro è minore del target, si diminuisce la velocità.• In ambito industriale si ottiene il valore desiderato di 125µm±1µm m in un intervallo statistico pari a 6σ 6 (più del 99%).

Filatura della preforma• Il passo conclusivo prevede l’applicazione sulla fibra di duestrati protettivi: uno interno più morbido e uno esterno piùduro e resistente.• Questo duplice rivestimento protettivo fornisce soliditàmeccanica consentendo di maneggiare la fibra senzadanneggiarla, inoltre ne protegge la superficie dall’ambienteesterno.• I due rivestimenti sono infine trattati con raggi ultravioletti.• Il processo di filatura è molto bene automatizzabile e nonrichiede nessun intervento umano dopo il “threading step”.

Filatura della preforma

Filatura della preformaLa torre mostrata in figura è alta 9 metri ed èequipaggiata per il trattamento termico e UVdi rivestimenti protettivi per fibre speciali.La torre in figura è usata per filatura adalta velocità (2000 metri/min).

Filatura diretta• Una tipica tecnica a filatura diretta è il metodo a doppiocrogiolo, che può essere usato per fibre a silice e alogenuri.• La tecnica è semplice e immediata: si realizzano due barredi vetro a partire da polveri di silice, una per il nucleo e unaper il mantello.• Le barre sono usate per rifornire due crogioli concentrici:quello interno contiene il nucleo fuso, l’altro il mantello.• In un processo continuo, la fibra viene filata a partire dallostato fuso.• Lo svantaggio del metodo, inutilizzabile a livello industriale,è il rischio di introdurre contaminanti durante la fusione.

Test e misure• La fibra filata viene accuratamente esaminata: tutti iparametri ottici e geometrici sono verificati al fine di rispettarele stringenti specifiche previste.• Si realizzano tre tipi di test:– meccanici;– ottici;– geometrici;

Test e misure• Viene verificata innanzitutto la resistenza a trazione: : ognifibra viene sottoposta a carichi di prova che assicurino unaresistenza minima di 100.000 libbre al pollice quadrato; lafibra viene quindi riavvolta in bobine e tagliata secondo lalunghezza specificata.• La fibra è quindi testata al fine di individuare difetti puntualimediante un OTDR (Optical Time Domain Reflectometer),che permette di localizzare le anomalie lungo la fibraanalizzando la luce retro-scatterata.

Test e misure• Una serie di parametri ottici è verificata a diverse lunghezzed’onda:– attenuazione;– prodotto bitrate per lunghezza del collegamento (in particolare perfibre multimodali);– apertura numerica (angolo di accettanza per la luce in ingresso);– lunghezza d’onda di taglio (per fibre monomodali delimita la regionedi monomodalità);– diametro modale (diametro del modo fondamentale, importante perle interconnessioni);– dispersione cromatica (principale fattore limitante per le fibremonomodali).

Test e misure• I seguenti parametri geometrici sono verificati:– diametro del mantello;– eccentricità del mantello;– diametro del rivestimento esterno;– eccentricità del rivestimento esterno;– concentricità dei rivestimenti;– concentricità nucleo-mantello;– eccentricità del nucleo;– diametro del nucleo.• I costruttori devono garantire la calibrazione degli strumentidi test; periodiche misure round-robin robin con clienti e altriproduttori assicurano accuratezza, consistenza e ripetibilità.

Test e misure• I seguenti test meccanici e ambientali sono realizzatiperiodicamente per assicurare che la fibra mantenga l’integritàottica e meccanica secondo le specifiche dei clienti:– forza necessaria per lo strappo del rivestimento;– range operativo di temperatura;– dipendenza dell’attenuazione dalla temperatura;– cicli temperatura-umidità;umidità;– invecchiamento accelerato;– immersione in acqua.• I metodi di test che consentono di ottenere misure consistentisono pubblicati dalla Telecommunications Industry Associatio(Arlington,VA) che fissa gli standard USA per le fibre ottiche.

Cavi ottici• La fibra ottica presenta elevata resistenza a trazione mabassa resistenza a sollecitazioni radiali quali le piegature;nasce quindi la necessità di inserire la fibra all’interno distrutture protettive formando i cosiddetti cavi ottici.• Il cavo si realizza “attorcigliando” le fibre le une contro lealtre al fine di ottenere una lunghezza di cavo minore diquella di fibra, minimizzando l’effetto delle micropiegature.• Il cablaggio non deve alterare le caratteristiche trasmissivedel mezzo a fronte di sollecitazioni chimiche e fisicheesterne dipendenti dall’ambiente di posa e dalprocedimento di installazione.

Cavi ottici• Fattori di danneggiamento della fibra ottica:– sollecitazioni a trazione: : lo stress indotto dalla posa o dal vento per icavi in sospensione degenera le caratteristiche trasmissive;– piegatura: : rischio di spezzare il mezzo trasmissivo o aumentarel’attenuazione ;– umidità: : l’infiltrazione di acqua amplifica l’attenuazione dovuta agliioni ossidrile e può creare microfratture;– fulmini: : il cavo deve essere isolato elettricamente se contiene iconduttori per l’alimentazione dei repeaters;– danneggiamento causato da roditori o termiti, , dal transito di mezzipesanti per cavi interrati o da imbarcazioni e animali marini per cavisottomarini.

Cavi ottici• Ogni tipologia di cavo è caratterizzata da numero di fibre,materiale di isolamento e armatura di protezione adattiall’ambiente di impiego.• Si distinguono in particolare:– cavi interrati per brevi e lunghe distanze;– cavi sospesi inseriti nelle linee di massa dei tralicci dell’alta a tensione;– cavi per gli edifici;– cavi sottomarini per collegamenti a lunga distanza.• Esistono configurazioni elementari per realizzare cavi:– tight jacket cable;– loose tube cable;– ribbon cable.

Cavi ottici tight jacket• Tight jacket cable:– è lo stadio minimo di ricoprimento, costituito da un rivestimento o dimateriale plastico colorato di 250µm m di diametro ricavato perestrusione diretta sul ricoprimento primario; è utilizzabile solo o inlaboratorio, mentre per uso industriale si aggiunge un rivestimentosecondario del diametro di 900µm;– la struttura tight jacket ha grande resistenza a urti e rotture, è moltosensibile agli stress dovuti alle variazioni di temperatura ma permette pdi progettare strutture leggere e semplici;– se il cavo tight jacket è inserito in strutture twisted o ad elevatacurvatura, le perdite eccedono quelle dovute a micropiegature;– una tipologia più raffinata è il cavo breakout: : ogni fibra singola tightjacket è avvolta da una guaina di PVC, quindi queste singole unitàvengono protette da una copertura comune.

Cavi ottici loose tube• Loose tube cable:– le fibre con rivestimento primario vengono inserite in tubi in laminato ldi alluminio o polietilene del diametro di 2mm; i tubi contengono o unafibra o gruppi di 6-126attorcigliate, libere in aria o gel sintetico;– più tubi possono essere attorcigliati su un elemento di trazione inacciaio nel caso di cavi multifibra, al fine di minimizzare stress,ss,elongazioni e contrazioni;– variando il numero di fibre all’interno del tubo si può controllarel’effetto delle variazioni di temperatura sull’attenuazione;– la configurazione loose-tube minimizza l’attenuazione dovuta allemicropiegature e permette di ottenere elevato isolamento dagliagenti esterni: sotto stress meccanico continuo, si ottengonocaratteristiche trasmissive più stabili.

Tight-jacket vs. Loose tubeCableCable structureParameterLoose tube Tight buffer BreakoutBend radiusDiameterLargerLargerSmallerSmallerLowerLargerLargerHigherHigherTensile Strength HigherImpact ResistanceLower HigherCrush ResistanceLowerHigher HigherAttenuation vs. Temp LowerHigherHigher

Cavi ottici tight-jacket e loose tube• Una volta effettuata la scelta tra cavo tight-jacket e loosetube il progettista del sistema ha implicitamente scelto uncompromesso tra perdite per micropiegature e flessibilità.• Nell’installazione del cavo, sono molto importanti proprietàmeccaniche quali resistenza a trazione, urti, flessione epiegature.• Specifiche ambientali riguardano principalmente resistenzaa umidità, agenti chimici e vari tipi di agenti atmosferici.• Se le condizioni di posa del cavo creano sforzi di trazioneinaccettabili, si possono avere perdite per micropiegature,rotture e affaticamento del cavo.

Cavi ottici tight-jacket e loose tube• Per contrastare queste tensioni aggiuntive, è possibileaggiungere al cavo elementi di trazione, che conferiscono alcavo ottico la stessa resistenza dei cavi elettronici,proteggendo le fibre da stress, elongazioni e contrazioni.• In alcuni casi, l’elemento di trazione agisce anche comestabilizzatore meccanico in temperatura.• E’ importante notare come le fibre ottiche si deforminopochissimo prima della rottura, quindi l’elemento di trazionedeve avere bassa elongazione in corrispondenza del caricoprevisto.• Gli elementi di trazione tipicamente usati nei cavi ottici sonocavi di acciaio, FGE (fiberglass epoxy rod) e Aramid.

Cavi ottici tight-jacket e loose tube• L’Aramid è cinque volte più resistente dell’acciaio; quando èrichiesta la costruzione di una struttura interamentedielettrica, Aramid e FGE sono la scelta obbligata.• Acciaio e FGE devono essere scelti quando quando sirichiede il funzionamento a basse temperature, poichépresentano maggiore stabilità.Fiberglass epoxy rodSteelAramidLoadto breakDiameter ElongationinchesbreakWeight per1000ft480lbs .045 3.5% 1.4lbs480lbs .062 0.7% 7.5lbs944lbs .093 2.4% 1.8lbs

Cavi ottici tight jacket (tight buffer)

Cavi ottici loose tube

Cavi ottici ribbon• Ribbon cable:– è una variazione sullo schema generale dei cavi tight-jacket: ungruppo di fibre rivestite viene disposto in parallelo e ricoperto o conplastica fino a formare un nastro multifibra;– la principale differenza rispetti ai cavi tight-jacket sta nel fatto che unrivestimento plastico ricopre la serie di fibre parallele;– i ribbon tipici contengono da 5 a 12 fibre; si possono impilare fino a12 ribbon per formare il nucleo del cavo ottico;– la struttura del ribbon permette installazione semplice sul campo o efacilità di connettorizzazione, fattori che sono una necessità per pmolteplici applicazioni.

Cavi ottici ribbon

Cavi ottici sottomarini• Contengono tipicamente poche fibre (4-20) e vengonorealizzati in configurazione tight-jacket o loose-tube con geldi riempimento.• Sono caratterizzati da armatura di protezione in acciaioinossidabile, da una guaina interna in rame contro l’umidità eogni parte vuota del cavo è riempita con polimeri.• Devono resistere alle forti pressioni e alle basse temperaturedei fondali oceanici, inoltre l’elemento di trazione è in acciaioper resistere alle sollecitazioni di posa e di recupero.

Cavi ottici sottomarini