La fibra ottica è una guida d’onda cilindrica flessibile, realizzata in silice (vetro) o polimeri ad altissima purezza, concepita per la trasmissione di informazioni sotto forma di impulsi luminosi (generalmente nel vicino infrarosso).
Il suo principio di funzionamento sfrutta il fenomeno ottico della riflessione totale interna. La fibra è composta da un nucleo centrale (core) circondato da un mantello (cladding). L’indice di rifrazione del core () è leggermente superiore a quello del cladding (). Secondo la legge di Snell, un raggio di luce che entra nel core con un angolo rispetto all’asse inferiore all’angolo di accettazione (legato all’apertura numerica ) subirà riflessioni totali all’interfaccia core-cladding, rimanendo confinato al suo interno:
Esistono due macro-categorie:
- Multimodali (MMF): core di diametro elevato (50-62, 5 µm) che permette la propagazione di molteplici cammini (modi) della luce. Sono usate per brevi distanze (datacenter, LAN) a causa della limitazione imposta dalla dispersione modale.
- Monomodali (SMF): core sottilissimo (circa 9 µm) che consente un unico modo di propagazione assiale, azzerando la dispersione modale e permettendo collegamenti oceanici intercontinentali con attenuazioni ridottissime (circa 0, 2 dB/km nella terza finestra a 1550 nm).
La capacità informativa delle fibre ottiche è ordini di grandezza superiore rispetto ai cavi in rame, arrivando a decine di Terabit al secondo grazie alle tecniche di multiplazione a divisione di lunghezza d’onda (WDM), che inviano simultaneamente centinaia di segnali ottici di colore diverso sulla stessa fibra.