EoW January 2013

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Articolo tecnico
Gennaio 2013 75
tradizionali, le norme esistenti non
possono continuare a stabilire un sistema
di misura universale.
Numerosi fabbricanti di fibre ottiche
hanno sviluppato fibre ottiche tradizionali
negli anni ‘70. Nel corso degli anni, vi sono
stati pochi miglioramenti significativi,
a parte gli sviluppi dei rivestimenti, per
migliorare la capacità intrinseca della fibra
di sopportare le forze meccaniche nel
proprio ambiente.
Tuttavia, a parte le innovazioni del
processo di trafilatura, che migliora le
proprietà empiriche generali di resistenza
alla trazione delle guide d’onda ottiche, i
perfezionamenti delle forme costruttive
delle fibre ottiche furono relativamente
poco importanti fino a circa cinque anni
fa. In quell’epoca, furono messe a punto
numerose forme costruttive per migliorare
altre caratteristiche della fibra, quali la
resistenza fisica e le caratteristiche di
curvatura. Fu così che furono introdotte le
fibre con raggio di curvatura ridotto.
Le fibre con raggio di curvatura ridotto
includono varie tecnologie praticabili. Esse
comprendono versioni “trench-assisted”,
fibre “voids-assisted”, fibre a cristallo
fotonico o microstrutturate (holey fibres)
e diverse altre combinazioni di tipi e
tecnologie. Da un confronto con la fibra
tradizionale, risulta che ciascuna di queste
recenti innovazioni ha migliorato le
caratteristiche e le prestazioni meccaniche
della fibra ottica attuale.
Tuttavia, in questo stesso lasso di tempo,
i processi di prova esistenti sono rimasti
sostanzialmente invariati e continuano a
dipendere dalla variazione di attenuazione
basata sulle prove fisiche, meccaniche
e ambientali. L’attenuazione continua
ad essere la metodologia preferita per
determinare le prestazioni di una fibra.
Tuttavia, la prova delle fibre con raggio
di curvatura ridotto utilizzando gli stessi
metodi impiegati per la fibra tradizionale
monomodale e multimodale non prende
in considerazione le proprietà specifiche di
queste nuove fibre.
Ciò detto, esaminiamo ora come si induce
l’attenuazione nelle fibre tradizionali e
nelle fibre con raggio di curvatura ridotto.
Macrocurvature
e Microcurvature
Vediamo cosa è esattamente cambiato
con l’introduzione delle fibre con raggio
di curvatura ridotto. Il miglioramento
più evidente riguarda la capacità della
fibra di piegarsi maggiormente, vale a
dire che è stata ridotta la sua sensibilità
alla curvatura.
Queste fibre possono curvarsi fino a 10,
7,5 o persino 5mm di raggio senza alcun
aumento di attenuazione apprezzabile
né danno al vetro in un ambiente a lungo
termine. E’ stata inoltre notevolmente
aumentata la resistenza alle perdite per
macrocurvature e microcurvature.
Nelle trasmissioni con fibra ottica, una
macrocurvatura è un’ampia curvatura
visibile nella fibra ottica che può causare
un’attenuazione estrinseca, ovvero una
riduzione della potenza ottica nel vetro.
Le microcurvature, invece, si definiscono
come imperfezioni quasi invisibili nella
fibra ottica, che si creano generalmente
durante il processo di fabbricazione.
Queste piccole imperfezioni inoltre
possono causare una riduzione della
potenza ottica, o un aumento di
attenuazione. Tuttavia, le microcurvature
possono essere anche dovute alle
tensioni di compressione dei materiali
plastici utilizzati sul vetro a causa della
contrazione del polimero nella fibra.
Nelle fibre tradizionali, gli aumenti di
attenuazione indicano che si è prodotta
una microcurvatura nella fibra. Tuttavia,
in una fibra con raggio di curvatura
ridotto, le variazioni di attenuazione sono
generalmente trascurabili e la stessa
microcurvatura può passare inosservata
fino a che si produce un guasto
importante nelle prestazioni del cavo.
Di conseguenza, il guasto può avvenire
con il trascorrere del tempo, durante
la manipolazione o l’installazione del
cavo o durante il suo invecchiamento.
▲ ▲ Figura 5: Sistema di misura con misuratore di
deformazione della fibra ottica
▼ ▼ Figura 4: Dispositivo di prova di trazione per
misuratore longitudinale FOTP-33
Le moderne tecniche di invecchiamento
utilizzate per le prove, quali l’esposizione
al calore estremo, possono non mostrare
un guasto sulle attuali fibre con raggio di
curvatura ridotto.
Metodi di prova
insufficienti
I metodi di prova esistenti per le fibre
ottiche convenzionali si basano su prove
meccaniche e variazioni di attenuazione,
ma non specificano la forma costruttiva
del cavo sottoposto alla prova.
Pertanto, se una fibra con raggio
di curvatura ridotto è soggetta alle
medesime prove, con una sensibilità
minima alla curvatura potrebbe superare
la prova anche con una microcurvatura
che potrebbe generare tensioni nella fibra
con il trascorrere del tempo.
Ciò significa che alcune strutture di cavo
potrebbero essere concepite con difetti
di progetto intrinseci e nonostante ciò
comunque superare le prove delle norme
esistenti che si basano esclusivamente sui
requisiti della norma GR-409 per le fibre a
struttura del tipo “tight buffered”.
Nei cavi del tipo “loose-tube” per
installazione esterna, regolamentati dalla
norma GR-20, esistono diverse prove
che possono stabilire se le fibre sono
sottoposte a sforzo o deformazione.
Attualmente, l’unico requisito per la prova
di deformazione è contenuto nella norma
TIA-455-33B, sezione FOTP-33a. Questa
norma riguarda le prove di resistenza
alla trazione per i cavi che utilizzano un
componente per misurare la deformazione
della fibra.
Ora il problema che si pone è se una
contrazione inferiore al cinque per cento,
come affermato in questa specifica,