Ogni mercoledì le innovazioni si fanno protagoniste di questa rubrica. Approfondimenti su fisica, scienza e tecnologia raccontati dagli occhi degli studenti per gli studenti.


Luce e dati

Nel mondo moderno, dove tutto è sempre più veloce e l’internet la fa da padrona, si utilizza l’entità più veloce dell’universo, quale la luce, per spedire i dati da un capo all’altro del mondo tramite cavi sottilissimi.

Nel 1956 venne brevettato e utilizzato per la prima volta un dispositivo particolare per la medicina: un cavo a fibra ottica; il suo funzionamento è molto semplice: in un tubicino finissimo, cavo all’interno, di vari materiali quali vetro, plastica o quarzo fuso viene fatto passare un fascio luminoso (laser o luce led) il quale trasmette tali segnali a velocità molto più elevate rispetto ai vecchi cavi in rame.

La particolarità dei cavi in fibra ottica sta nel “curvare la luce” semplicemente piegando il cavo come si desidera, usufruendo delle leggi della fisica, grazie alla rifrazione interna. I cavi sono molto sottili, quanto un capello umano (125μm), composti da una parte interna detta “core” (8μm) in cui passa il fascio luminoso e capace di rifletterlo come uno specchio curvo; per evitare quanto più possibile la dispersione del segnale, a ricoprire il core ci sono delle guaine protettive di isolamento dall’esterno.

Ne esistono di due tipologie principali: monomodale e multimodale; come suggerisce il nome stesso, le prime consentono il passaggio di un solo fascio e sono più economiche mentre nelle seconde passano più fasci, sono generalmente più costose e utilizzate in ambiti industriali grazie anche ad affinamenti particolari come un maggior indice di rifrazione e la possibilità di far passare fasci policromatici.

La fibra è solamente il mezzo per spedire informazioni, ma come si creano i segnali? Un esempio viene dal TOSLINK, uno standard derivato dal segnale audio digitale S/PDIF, che utilizza un microprocessore codificante il segnale proveniente, ad esempio, da un CD e lo converte in impulsi luminosi (tramite un led rosso) che verranno ricevuti da un analogo ricevitore il cui lavoro sarà inverso rispetto al codificatore.

Tuttavia le fibre ottiche presentano alcuni svantaggi o problemi: dalle imperfezioni di produzione a una dispersione troppo elevata, ma non sono così insormontabili da impedirne la diffusione su scala globale. Difatti sono utilizzate in vari campi: medicina, industria, telecomunicazioni… . Il motivo per cui non si sono diffuse a livello domestico riguarda la praticità di utilizzo data dai cavi in rame: più economici e oggi capaci di trasportare grandi quantità di dati e corrente in modo efficiente e veloce.

Chissà, magari il futuro ci riserverà sorprese per cui le fibre ottiche saranno ancora più indispensabili di quanto non lo siano già.

A cura di Francesco Contu


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