ITMI20001983A1

ITMI20001983A1 - Rete di distribuzione di segnali ad una pluralita' di apparecchiatureutente.

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Publication number: ITMI20001983A1
Application number: IT2000MI001983A
Authority: IT
Original assignee: Pirelli Cavi E Sistemi Spa
Priority date: 2000-09-11
Filing date: 2000-09-11
Publication date: 2002-03-11
Also published as: IT1318846B1; BR0113824A; CN1455881A; WO2002021731A3; ES2398523T3; JP2004508600A; EP1338102B1; WO2002021731A2; US20040033039A1; US6885802B2; AU9222501A; EP1338102A2; AU2001292225B2; CA2422088A1; CA2422088C; DK1338102T3; ITMI20001983A0; CN1215344C

Description

Titolo: "Rete di distribuzione di segnali ad una pluralità di apparecchiature utente"

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda una rete di distribuzione di segnali da un punto comune di diramazione ad una pluralità di apparecchiature di utente comprendente una unità di distribuzione ed una pluralità di cavi a fibra ottica.

La presente invenzione riguarda anche un cavo a fibra ottica ed una fibra ottica atti ad essere utilizzati in una rete di distribuzione di segnali.

Attualmente, nel campo delle telecomunicazioni, la tecnologia ottica è prevalentemente utilizzata per la trasmissione di segnali ottici a lunga distanza in cui si sfruttano le note proprietà di banda larga offerte dalle fibre ottiche. Per la distribuzione di segnali ad una pluralità di utenti (quali, ad esempio, segnali televisivi e/o telefonici analogici e/o digitali) e la trasmissione di dati digitali tra apparecchiature elettroniche (quali, ad esempio, i Personal Computers di una rete LAN) la tecnologia prevalentemente utilizzata è, invece, quella in cui si fa uso di cavi elettrici quali, ad esempio, quelli coassiali o quelli costituiti da doppini in rame.

Tuttavia, i cavi elettrici hanno una banda relativamente stretta e stanno diventando un collo di bottiglia rispetto alla banda dei segnali da trasmettere. Inoltre, essi presentano problemi di interferenze elettromagnetiche, di adattamento di impedenza e sono difficilmente inseribili nelle apposite canaline di un edificio in quanto sono rigidi. Per di più, essendo ingombranti, limitano notevolmente il numero di cavi che possono essere inseriti in una canalina. Inoltre, per esigenze di sicurezza elettrica, essi richiedono la predisposizione di canaline separate da quelle utilizzate per la distribuzione della energia elettrica.

L'interesse della ricerca si sta quindi orientando verso la possibilità di impiegare l'ottica non solo nella trasmissione di segnali a lunga distanza, ma anche nelle reti di distribuzione di segnali da un punto comune di diramazione ad una pluralità di utenti. I cavi in fibra ottica, infatti, si prestano ad essere inseriti nelle apposite canaline di un edificio in quanto sono poco ingombranti, flessibili, leggeri e immuni da interferenze elettromagnetiche. Per di più si prestano ad essere inseriti nelle stesse canaline utilizzate per la distribuzione della energia elettrica. Inoltre, le fibre ottiche hanno una banda potenzialmente molto larga, bassi valori di attenuazione e sono trasparenti al bit rate, al formato ed al codice di trasmissione.

Per di più, tra i vari tipi di fibra ottica, le fibre ottiche monomodali convenzionali sono preferibili a quelle multimodali in quanto sono di per sé più economiche, hanno perdite per assorbimento minori, sono adatte ad essere utilizzate per una trasmissione in multiplazione di lunghezza d'onda (wavelength division multiplexing o WDM) ed hanno una banda più larga.

Tipicamente, le fibre ottiche monomodali convenzionali hanno, secondo lo standard ITU-T G652, una lunghezza d'onda di taglio (cutoff) compresa tra 1100 e 1280 nm e sono utilizzate con sorgenti laser e rivelatori operanti attorno a 1300 e/o 1550 nm al fine di garantire una trasmissione nella seconda o terza finestra di trasmissione delle fibre ottiche ed una propagazione monomodale (ad una lunghezza d'onda di segnale maggiore della lunghezza d'onda di taglio).

Tuttavia, a causa del costo relativamente alto dei componenti optoelettronici e ottici (quali, ad esempio, sorgenti ottiche e rivelatori) operanti attorno a 1300 e/o 1550 nm, le reti di distribuzione comprendenti fibre ottiche monomodali convenzionali, operanti in regime di propagazione monomodale, sono economicamente poco competitive rispetto alle reti convenzionali utilizzanti cavi elettrici.

Pertanto, nonostante le fibre ottiche monomodali convenzionali presentino numerosi vantaggi, il loro uso nelle reti di distribuzione di segnali ad una pluralità di utenti è stato finora fortemente limitato.

Al fine di ovviare ai suddetti inconvenienti è stato proposto di realizzare linee di trasmissione di segnali con fibre ottiche convenzionali monomodali a 1300 e sorgenti laser e rivelatori operanti attorno a 800 nm, ovvero con fibre ottiche monomodali operanti in regime di propagazione multimodale [G.A. Bogert ( "Signal transmission with optical carriers in multimode range of single-mode fibres" , Electronics Letters, Gennaio 1987, Vol. 23, No. 2, pagg. 71-73); F.J. Gillham et al. ("Single mode fiber optic transceiver using short wavelength active devices in long wavelength fiber" SPIE Fiber Networking and telecommunications, 1989, Voi. 1179, pagg. 26-33); V.ClY. So et al. {"Multiple wavelength bidirectional transmission for subscriber loop applications" , Electronics Letters, Gennaio 1989, Voi.

25, No. 1, pagg. 16-19) e Ko-ichi Suto et al. ("0.78-μm digitai transmission characteristics using 1.3-μm optimized single-mode fiber for subscriber loop ", Electronics and Communications in Japan, Part 1, 1992, Voi. 75, No. 2, pagg. 38-47)].

Tali linee consentono, infatti, di sfruttare i suddetti vantaggi delle fibre ottiche monomodali ed, al contempo, di ridurre i costi in quanto sorgenti laser e rivelatori operanti attorno a 800 nm sono molto meno costosi rispetto a quelli operanti attorno a 1300 o 1550 nm.

Tuttavia, quando utilizzate in regime di propagazione multimodale, le fibre ottiche presentano il noto fenomeno della dispersione intermodale secondo cui due modi di propagazione diversi (ad esempio, il modo fondamentale LP01 ed il primo modo di ordine superiore LP11 viaggiano a velocità di gruppo diverse causando un allargamento temporale di un impulso ottico che si propaga in fibra. In una linea di trasmissione a fibre ottiche operante in regime di propagazione multimodale, la dispersione intermodale limita, pertanto, la massima velocità di trasmissione di dati (ovvero, il bit rate) o la massima lunghezza della linea.

Al fine di ridurre il fenomeno della dispersione intermodale sono state proposte alcune tecniche.

M. Romeiser et al. ("Sources and Systems: 800 nm transmission on 1300 nm SM fiber", FOC/LAN '87 & MFOC-WEST, pagg. 388-3891); M. Stern et al. ("Three-channel , high-speed transmission over 8 Km installed, 1300 nm optimised single-mode fibre using 800 nm CD laser and 1300/1500 nm LED transmitters" , Electronics Letters, Febbraio 1988, Voi. 24, No. 3, pagg. 176-177); J.L. McNaughton et al. ("A compact-disc laser system for video single-mode fiber distribution in thè subscriber loop ", FOC/LAN '88, pagg. 231-233); M. Stern et al. ("Shortwavelength transmission on 1300 nm optimized single-mode fiber" , Optical Engineering, Ottobre 1988, Voi. 27, No.

10, pagg. 901-908) e H. Jorring (" Design of optical fibre for single-mode transmission at 800 nm" , E-FOC/LAN '91, pagg. 105-108) descrivono un sistema di trasmissione locale comprendente una fibra ottica convenzionale monomodale a 1300 nm, una sorgente laser (ad esempio un laser per compact disc o CD) con emissione a 800/850 nm ed un filtro modale per eliminare i modi di ordine superiore.

K.A.H. van Leeuwen et al. ("Measurement of higher-order mode attenuation in single-mode fibers : effective cutoff wavelength", Optics Letters, giugno 1984, Voi. 9, No.6, pagg. 252-254) affermano che un sistema di comunicazione in fibra ottica monomodale può operare sotto la lunghezza d'onda di taglio teorica del modo LP11 se l'attenuazione della luce trasmessa nel modo LP1 è sufficientemente elevata da ridurre gli effetti del rumore modale e della dispersione intermodale. A tale scopo, gli Autori presentano una tecnica per determinare un coefficiente di attenuazione dipendente dalla lunghezza d'onda del modo LP1 in una fibra ottica monomodale.

K. Kitayama et al. (" Experimental verification of modal dispersion free characteristìcs in a two-mode optical fiber ", IEEE Journal of Quantum Electronics, Gennaio 1979, Voi. QE-15, No. 1, pagg. 6-8) descrivono i risultati di calcoli teorici e misure sperimentali atti a determinare il ritardo di gruppo dei modi LP01 e LP1 in una fibra ottica del tipo step-index lungo una regione di lunghezze d'onda in cui la fibra ottica guida solo due modi. I risultati ottenuti mostrano che c'è una lunghezza d'onda a cui i ritardi di gruppo dei due modi coincidono. Il brevetto US 4 955 014 propone un sistema di comunicazione in guide d'onda ottiche in area di utenti in cui la convenzionale guida d'onda ottica monomodale, ottimizzata per la propagazione nell'intervallo da 1300 a 1600 nm, viene utilizzata con trasmettitori e ricevitori ottici le cui lunghezze d'onda di lavoro sono al di sotto della lunghezza d'onda di taglio della guida d'onda. La guida d'onda viene accoppiata al laser in modo tale da eccitare un solo modo di propagazione e consentire la trasmissione di segnali digitali ad alti bit rate.

Il brevetto US 4 204 745 descrive una fibra ottica ad indice graduato avente una distribuzione dell'indice di rifrazione n in funzione della distanza radiale r dall'asse del nucleo data da

dove n0 è l'indice di rifrazione al- centro del nucleo, a è il raggio del nucleo, a è un esponente, ed ne è l'indice di rifrazione del mantello. In tale fibra l’esponente a e la frequenza normalizzata v sono selezionati in modo tale da uguagliare il ritardo di gruppo del modo fondamentale a quello del primo modo di ordine superiore.

La Richiedente osserva<' >che tale brevetto riguarda la trasmissione di radiazione in regime di propagazione multimodale e preferibilmente bimodale, in particolare alla lunghezza d'onda di 1,25 μm, e non descrive né suggerisce l'impiego della fibra in regime di propagazione monomodale.

Il brevetto US 4 877 304 descrive una fibra ottica in cui l'indice di rifrazione al centro del nucleo no, l'indice di rifrazione del mantello n1, il raggio del nucleo a ed il profilo d'indice di rifrazione del nucleo sono selezionati in modo tale che: (a) la differenza tra il ritardo normalizzato del j-esimo modo (con j = 1 o 2) e del modo fondamentale sia minore di circa in un ampio intervallo di valori della frequenza normalizzata V la dispersione di guida normalizzata sìa minore o uguale a 0,2 per valori di V vicino alla frequenza normalizzata di taglio del primo modo di ordine superiore. Nella descrizione del brevetto si afferma che a causa del numero limitato di variabili nel disegno di un profilo d'indice di rifrazione a gradino (step-index) o del tipo a, non ci si aspetta che fibre aventi tali profili d'indice di rifrazione possano soddisfare entrambe le condizioni (a) e (b). Esempi di fibre capaci di soddisfare tali condizioni sono, ad esempio, quelle aventi un profilo d'indice del nucleo segmentato e del tipo a W. Una fibra ottica con le suddette caratteristiche (a) e (b) è capace di propagare un segnale avente due o tre modi nell'intervallo di lunghezze d'onda tra 800 e 900 nm con larghezze di banda comprese tra 2 e 4 GHz*Km ed un segnale monomodale a bassa dispersione (dispersione totale minore di 5 ps/Km*nm) a lunghezze d'onda maggiori di 1250 nm.

In tale brevetto si afferma che tale fibra può essere utilizzata in un certo numero di applicazioni di sistema. Ad esempio, in un primo momento, quando i requisiti di banda sono compresi tra 2 e 4 GHz*Km, un sistema utilizzante detta fibra ottica può essere fatto operare a lunghezze d'onda comprese tra 800 e 900 nm in cui la fibra ottica guida pochi modi così da sfruttare il vantaggio di utilizzare sorgenti e connettori a basso costo. Quando, invece, successivamente, i requisiti di banda aumentano, il sistema può essere espanso utilizzando apparecchiature di terminale che lavorano a bit rate più alti e sorgenti e rivelatori che lavorano nella regione monomodale a bassa dispersione della fibra ottica.

Tuttavia, la Richiedente osserva che, in pratica, la fibra ottica descritta dal brevetto US 4877 304 è molto complicata e costosa da realizzare. Essa non è, pertanto, adatta ad essere utilizzata in una rete di distribuzione a fibra ottica in cui il fattore costo è molto importante.

La Richiedente si è posta il problema tecnico di realizzare in modo semplice ed efficace una rete di distribuzione di segnali che in un primo momento, quando i requisiti di banda sono relativamente limitati, sia atta ad essere utilizzata a larga banda attorno a 850 nm in un regime di propagazione di pochi modi in cui essa è competitiva in termini di costi rispetto ad una rete di distribuzione convenzionale utilizzante cavi elettrici e che, in un secondo momento, quando i requisiti di banda aumentano, sia atta ad essere espansa a lavorare in un regime di propagazione monomodale a larghissima banda a circa 1300 e 1550 nm.

In un suo primo aspetto, la presente invenzione riguarda, quindi, una rete di distribuzione dì segnali ad una pluralità di apparecchiature di utente comprendente

- una unità di distribuzione, ed

- una pluralità di cavi ottici atti a mettere in comunicazione detta unità di distribuzione con detta pluralità di apparecchiature di utente, ciascun cavo ottico comprendendo una fibra ottica avente un nucleo, un mantello ed un predeterminato profilo d'indice di rifrazione Δn(r) semplice, dove Δn(r) indica la differenza d'indice di rifrazione tra il nucleo ed il mantello in funzione della distanza radiale r, ciascuna fibra ottica essendo atta a garantire una propagazione monomodale a lunghezze d'onda maggiori di circa 1260 nm ed una propagazione di pochi modi attorno a 850 nm, caratterizzato dal fatto che ciascuna fibra ottica ha un profilo d'indice di rifrazione Δn(r) tale da garantire - perdite per macrocurvatura a 1550 nm inferiori a circa 0,'5 dB dopo 100 giri su un mandrino avente diametro di 60 mm; ed

- un ritardo intermodale Δτ a 850 nm inferiore o uguale a circa 1 ns/Km.

Nel corso della presente descrizione e rivendicazioni l'espressione

* propagazione di pochi modi" è usata per indicare una propagazione in fibra ottica del modo fondamentale LP01 e del primo modo di ordine superiore ed, eventualmente del secondo modo di ordine superiore LP02. Tuttavia, quest'ultimo, quando presente, è fortemente sfavorito dalla elevata attenuazione a cui è sottoposto nelle condizioni tipiche di impiego. Preferibilmente, l'espressione "propagazione di pochi modi" è usata per indicare una propagazione in fibra ottica bimodale (del modo fondamentale e del primo modo di ordine superiore per evitare le perdite di potenza legate all'attenuazione del secondo modo

* "profilo d'indice di rifrazione semplice" è usata per indicare un profilo d'indice di rifrazione definito da un singolo segmento radiale della fibra a meno di eventuali fluttuazioni dovute al processo di produzione, piccole depressioni ("dip") o code di diffusione .

Nella percezione della Richiedente, ottimizzando insieme la capacità trasmissiva a 850 nm, in regime di propagazione di pochi modi, e a 1550 nm, in regime di propagazione monomodale, è possibile ottenere una rete di distribuzione ottica espandibile, a larghissima banda e multilunghezza d'onda.

Le fibre ottiche della rete di distribuzione dell'invenzione sono atte ad operare in una regione di propagazione di pochi modi a 850 nm con un ritardo intermodale Δτ inferiore a circa 1 ns/Km consentendo di utilizzare, in modo efficace, componenti ottici e/o optoelettronici a basso costo operanti a 850 nm con una larghezza di banda elevata.

Inoltre, le fibre ottiche della rete di distribuzione dell'invenzione hanno vantaggiosamente perdite per macrocurvatura a 1550 nm, per il modo di propagazione fondamentale , inferiori a 0,5 dB dopo 100 giri di fibra avvolta attorno ad un mandrino di diametro di 60 mm (corrispondenti a circa 26 dB/Km),

Per di più, dal momento che è stato verificato che le perdite per macrocurvatura relative ad un modo di propagazione crescono al crescere della lunghezza d'onda, le fibre ottiche della rete dell'invenzione hanno perdite per macrocurvatura, .per il modo di propagazione fondamentale inferiori a 0,5 dB anche a 1300 nm e a 850 nm .

La Richiedente ha trovato che le fibre ottiche dell'invenzione con perdite per curvatura inferiori a 0,5 dB a 1550 nm consentono di ridurre fortemente gli effetti indesiderati delle condizioni gravose a cui sono sottoposte le fibre in una rete di distribuzione sia in un regime di propagazione di pochi modi sia in un regime di propagazione monomodale. Infatti, in una rete di distribuzione installata in un edificio, a causa del cammino tortuoso percorso dalle canaline in cui le fibre ottiche sono inserite, della presenza nelle canaline di altri cavi ottici o elettrici e delle pressioni esercitate dalle pareti interne delle canaline, le fibre ottiche sono sottoposte a forti tensioni, curvature, torsioni, pressioni laterali su superfici scabre, che sono causa di forti attenuazioni su un segnale che si propaga in fibra.

In particolare, la Richiedente ha determinato che la fibra con le caratteristiche sopra indicate garantisce delle perdite per curvatura basse in condizioni di impiego gravose, come quelle tipiche dell'installazione negli edifici, almeno fino alla lunghezza d'onda di 1625 nm, così da consentire la trasmissione fino al limite superiore della banda di trasmissione a 1550 nm.

Pertanto, la rete di distribuzione dell'invenzione è, vantaggiosamente, atta a lavorare a basso costo (attorno a 850 nm) ed in modo efficace (Δζ; inferiore a 1 ns/Km e perdite per curvatura inferiori a 0,5 dB a 850 nm) in un regime di propagazione di pochi modi ed è espandibile a lavorare efficacemente in un regime di propagazione monomodale (perdite per curvatura a 1300 e 1550 nm inferiori a 0,5 dB).

In un primo momento, quando i requisiti di banda sono relativamente limitati, la rete di distribuzione dell'invenzione si presta pertanto ad essere utilizzata a basso costo in un regime di propagazione di pochi modi a larga banda ed è competitiva in termini di costi rispetto ad una rete di distribuzione convenzionale utilizzante cavi elettrici. Inoltre, in un secondo momento, quando i requisiti di banda aumentano, essa si presta ad essere espansa a lavorare in un regime di propagazione monomodale a larghissima banda.

In particolare, la rete di distribuzione dell'invenzione consente di trasmettere agli utenti finali direttamente per via ottica segnali a qualsiasi lunghezza d'onda in una o più delle tre bande a 850 nm, 1300 nm, 1550 nm, trasmessi da uno o più fornitori (provider).

Per di più, le fibre ottiche dell'invenzione, avendo un profilo d'ìndice di rifrazione semplice, sono altamente compatibili con le fibre ottiche monornodali secondo lo standard ITU-T G 652 aventi anch'esse un profilo d'indice di rifrazione semplice.

Inoltre, le fibre ottiche dell'invenzione con profilo d'indice di rifrazione semplice sono facili da realizzare e garantiscono scarti e costi di produzione bassi.

Preferibilmente, il ritardo intermodale Δτ a 850 nm è inferiore a circa 0,5 ns/Km. Più preferibilmente, il ritardo intermodale Δτ a 850 nm è inferiore a circa 0,05 ns/Km.

Preferibilmente, le perdite per macrocurvatura a 1550 nm dopo 100 giri su un mandrino avente diametro di 60 mm sono inferiori a circa 0,2 dB.

Preferibilmente, le fibre ottiche della rete di distribuzione dell'invenzione sono tali da avere perdite per microcurvatura a 1550 nm inferiori a circa 15 [ (dB/Km)/(g/mm) ]. Più preferibilmente, inferiori a circa 10 [(dB/Km)/ (g/mm)].

Le perdite per microcurvatura possono essere misurate con 11 metodo della bobina espandibile, descritto per esempio in G. Grasso e F. Meli "Microbending losses of cabled single-mode fibers," ECOC '88, pagg- 526-seg., o in G. Grasso et al-, "Microbending effects in single-mode optical cables," International Wire and Cable Symposium, 1988, pagg. 722-seg..

Il mantello di ciascuna fibra ottica ha un indice di rifrazione inferiore rispetto a quello del nucleo in modo da confinare il segnale trasmesso all'interno di quest'ultimo.

Tipicamente, sia il nucleo sia il mantello sono di materiale vetroso a base di silice (n circa uguale a 1,46) e la differenza di indice di rifrazione tra il nucleo ed il mantello è ottenuta incorporando degli opportuni additivi (droganti) nella matrice vetrosa del nucleo e/o del mantello in modo da ottenere il predeterminato profilo d'indice di rifrazione Δn(r).

Tipici esempi di tali droganti sono il fluoro, fosforo e germanio.

Dalla misura, effettuata secondo tecniche note, del profilo d'indice di rifrazione di una fibra reale, in particolare di una fibra prodotta con le tecniche di produzione di "deposizione esterna di vapore" (OVD) o di "deposizione assiale di vapore" (VAD) , possono essere determinati dei valori di frequenza normalizzata V e

(definiti più avanti) secondo il metodo descritto più avanti nella presente descrizione.

Preferibilmente, ciascuna fibra ottica ha un valore di frequenza normalizzata V a 850 nm (definita più avanti) compresa tra circa 3,0 e 3,6. Più preferibilmente, essa è compresa tra circa 3,2 e 3,6.

Tipicamente, ciascuna fibra òttica ha un valore di

compreso tra

Vantaggiosamente, la semi-area sottesa dal profilo d'indice di rifrazione (ovvero l'area determinata integrando il valore della differenza di indice di rifrazione fra nucleo e mantello per r variabile da zero ad un valore radiale .corrispondente ad una porzione di mantello) è maggiore di circa 0,017 μm. Preferibilmente, essa è maggiore di circa 0,018 μm.

Vantaggiosamente, il raggio del nucleo, definito secondo lo standard ITU-T G650, di ciascuna fibra ottica è compreso tra m μm e 6 μm. Ciò rende le fibre ottiche dell'invenzione vantaggiosamente altamente compatibili con le fibre ottiche monomodali secondo lo standard ITU-T G652 aventi un raggio tipicamente com reso tra 4 μm e 6 μm e con le apparecchiature, strumenti di misura e componenti ottici e optoelettronici usati in sistemi di telecomunicazioni a fibre ottiche convenzionali (quali, ad esempio, sorgenti laser con pigtail in fibra ottica monomodale convenzionale e connettori ottici ottimizzati per connettere fibre ottiche monomodali convenzionali). Vantaggiosamente, ciascuna fibra ottica ha esternamente al mantello un rivestimento esterno di protezione in materiale polimerico, tipicamente costituito da due strati .

Tipicamente, il diametro del rivestimento esterno di protezione è di circa 250 μm. Inoltre, il diametro esterno del mantello è, tipicamente, di circa 125 μm. Preferibilmente, il materiale costituente detto rivestimento esterno o almeno la porzione di detto rivestimento esterno a contatto con il mantello, ha un indice di rifrazione maggiore di quello del mantello. Ciò consente, vantaggiosamente, di sopprimere modi di mantello ("mode stripping") che vengono tipicamente eccitati in una fibra ottica in presenza, ad esempio, di saldature, connessioni o curvature e che degradano le prestazioni del sistema quando lasciati propagare fino al ricevitore.

Più preferibilmente, l'indice di rifrazione dei materiale costituente detto rivestimento esterno è maggiore di quello del mantello al variare della temperatura, tipicamente, in un intervallo di temperatura compreso tra 10°C a 60°C. Ciò consente di garantire una soppressione dei modi di mantello anche in condizioni di temperatura variabili. Questo è vantaggioso in quanto in una rete di distribuzione di segnali installata in un edificio le fibre ottiche sono tipicamente sottoposte a variazioni di temperatura a causa, ad esempio, del loro posizionamento in prossimità di cavi elettrici, sorgenti termiche per il riscaldamento delle abitazioni, condutture di acqua calda o apparecchiature elettriche.

Secondo una alternativa, il rivestimento esterno di protezione è costituito di un materiale in grado di assorbire fortemente la radiazione elettromagnetica alle lunghezze d'onda di interesse così da sopprimere eventuali modi di mantello.

Vantaggiosamente, le fibre ottiche della rete dell'invenzione consentono di trasmettere, nel regime di propagazione di pochi modi, segnali ottici a bit rate di 2,5 Gbit/s o maggiori su un collegamento di circa 300 m di lunghezza.

Vantaggiosamente, ciascun cavo ottico comprende anche una seconda fibra ottica.

Per quanto riguarda le caratteristiche strutturali e funzionali di detta seconda fibra ottica si rimanda a quanto descritto sopra per la prima fibra ottica.

Tipicamente, dal lato utente, la rete dell'invenzione comprende anche una pluralità di dispositivi di conversione optoelettronica in comunicazione con la pluralità di cavi ottici.

Ciascun dispositivo di conversione optoelettronica è atto a convertire un segnale ottico proveniente dal cavo ottico ad esso associato in un corrispondente segnale elettrico da inviare alla corrispondente apparecchiatura utente .

Tipicamente, ciascun dispositivo di conversione optoelettronica comprende un fotorivelatore.

In una forma di realizzazione bidirezionale, ciascun dispositivo di conversione optoelettronica è anche atto a convertire un segnale elettrico proveniente dall'apparecchiatura utente ad esso associata in un corrispondente segnale ottico da inviare al corrispondente cavo ottico. In questo caso, ciascun dispositivo di conversione optoelettronica comprende anche una sorgente luminosa.

Tipicamente, al fine di operare in un regime di propagazione di pochi modi della fibra ottica, detta sorgente luminosa è atta a lavorare ad una lunghezza d'onda compresa tra circa 820 e 870 nm. Preferibilmente, essa è atta a lavorare ad una lunghezza d'onda compresa tra circa 830 e 860 nm circa. Più preferibilmente, essa è atta a lavorare ad una lunghezza d'onda di 850 nm circa. Secondo una variante, al fine di operare in un regime di propagazione monomodale delle fibra ottica, detta sorgente luminosa è atta a lavorare ad una lunghezza d'onda compresa tra circa 1300 nm e 1625 nm.

Tipicamente, dal lato unità di distribuzione, la rete dell'invenzione comprende anche una pluralità di convertitori optoelettronici in comunicazione con la pluralità di cavi ottici.

Ciascun convertitore optoelettronico è atto a convertire un segnale elettrico proveniente dall'unità di distribuzione in un corrispondente segnale ottico da inviare alla relativa apparecchiatura utente mediante il corrispondente cavo ottico.

Tipicamente, ciascun dispositivo di conversione optoelettronica comprende una convenzionale sorgente luminosa .

In una forma di realizzazione bidirezionale, ciascun convertitore optoelettronico è anche atto a convertire un segnale ottico, proveniente da una apparecchiatura elettrica utente mediante il relativo cavo ottico, in un corrispondente segnale elettrico.

In questo caso, ciascun dispositivo di conversione optoelettronica tipicamente comprende un fotorivelatore. Esempi tipici di sorgenti luminose convenzionali sono sorgenti laser VCSEL (vertical cavity surface emitting laser) con emissione a circa 850 nm o circa 1310 nm. Inoltre, esempi tipici di sorgenti luminose convenzionali con emissione nella banda di 1300-1350 nm o 1480-1625 nm sono i laser Fabry-Perot ed i laser a semiconduttore DFB o DBR.

Esempi tipici di fotorivelatori convenzionali sono i fotodiodi, in particolare, di tipo PIN.

Tipicamente, i segnali da distribuire sono digitali.

Tipicamente, in vista dell'uso previsto per la distribuzione di segnali agli utenti finali a partire da un punto comune di diramazione, i cavi ottici hanno una lunghezza minore di 2 Km. Preferibilmente, essi hanno una lunghezza minore di 1 Km. Più preferibilmente, minore di 300m.

Secondo una forma di realizzazione, la rete di distribuzione dell'invenzione comprende, dal lato utente, almeno una rete domestica collegata ad un corrispondente cavo ottico. Tipicamente, la rete domestica è del tipo a stella o del tipo a bus.

La rete domestica è atta ad inviare i segnali provenienti dal cavo ottico a cui è collegata ad una pluralità di apparecchiature utente. Ad esempio, ad una pluralità di apparecchiature utente situate in un appartamento di .un utente.

In questo caso, l'unità di distribuzione della rete dell'invenzione è vantaggiosamente atta a multiplare una pluralità di segnali a diverse lunghezze d'onda in un unico segnale ottico multiplato in lunghezza d'onda (wavelength division multiplexing o WDM) ed inviarlo lungo il cavo ottico.

Tipicamente, la rete domestica comprende un accoppiatore ottico selettivo in lunghezza d'onda (del tipo convenzionale) atto a demultiplare in lunghezza d'onda il segnale ottico WDM in arrivo al suo ingresso nella pluralità di segnali a diverse lunghezze d'onda e ad instradarli verso dispositivi di conversione optoelettronica associati alle varie apparecchiature utente .

Secondo una variante, la rete domestica comprende un accoppiatore ottico (del tipo convenzionale) atto a dividere la potenza del segnale ottico WDM in arrivo al suo ingresso e ad inviare le frazioni di potenza ottenute del segnale ottico WDM a dispositivi di conversione optoelettronica associati alle varie apparecchiature utente. In questo caso, i dispositivi di conversione optoelettronica comprendono vantaggiosamente anche un filtro per estrarre dal segnale ottico WDM la lunghezza d'onda trasportante l'informazione destinata alla apparecchiatura utente ad esso associata.

In un suo secondo aspetto la presente invenzione riguarda anche un cavo ottico atto ad essere utilizzato in una rete di distribuzione di segnali comprendente almeno una fibra ottica avente un nucleo, un mantello ed un predeterminato profilo d’indice di rifrazione Δn(r) semplice, dove Δn(r) indica la differenza d’indice di rifrazione tra il nucleo ed il mantello in funzione della distanza radiale r, detta almeno una fibra ottica essendo atta a garantire una propagazione monomodale a lunghezze d'onda maggiori di circa 1260 nm ed una propagazione di pochi modi attorno a 850 nm,

caratterizzato dal fatto che detta almeno una fibra ottica ha un profilo d'indice di rifrazione Δn(r) tale da garantire

- perdite per macrocurvatura a 1550 nm inferiori a circa 0,5 dB dopo 100 giri su un mandrino avente diametro di 60 mm; ed

- un ritardo intermodale Δτ a 850 nm inferiore o uguale a circa 1 ns/Km.

Preferibilmente, detto cavo comprende anche una seconda fibra ottica.

Per quanto riguarda le caratteristiche strutturali e funzionali delle fibre ottiche e del cavo ottico si rimanda a quanto già descritto più sopra a proposito della rete di distribuzione dell’invenzione.

In un suo terzo aspetto la presente invenzione riguarda anche una fibra ottica avente un nucleo, un mantello ed un predeterminato profilo d'indice di rifrazione Δn(r) semplice, dove Δn(r) indica la differenza d'indice di rifrazione tra il nucleo ed il mantello in funzione della distanza radiale r, la fibra ottica essendo atta a garantire una propagazione monomodale a lunghezze d'onda maggiori di circa 1260 nra ed una propagazione di pochi modi attorno a 850 nm,

caratterizzata dal fatto che la fibra ottica ha un profilo d'indice di rifrazione Δn(r) tale da garantire - perdite per macrocurvatura a 1550 nm inferiori a circa 0,5 dB dopo 100 giri su un mandrino avente diametro di 60 mm; ed

- un ritardo intermodale Δτ a 850 nm inferiore o uguale a circa 1 ns/Km.

Per quanto riguarda le caratteristiche strutturali e funzionali della fibra ottica si rimanda a quanto già descritto più sopra a proposito della rete di distribuzione dell'invenzione.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno meglio dalla seguente descrizione dettagliata di una sua forma di esecuzione preferita, fatta con riferimento ai disegni allegati. In tali disegni,

- la Fig. 1 mostra un primo esempio di profilo d'indice di rifrazione Δn(r) di una fibra ottica secondo l'invenzione .

- la Fig. 2 mostra un secondo esempio di profilo d'indice di rifrazione Δn(r) di una fibra ottica secondo l'invenzione;

- la Fig. 3 mostra una rappresentazione schematica di una rete di distribuzione di segnali dell'invenzione;

- la Fig. 4 mostra una rappresentazione schematica di una prima forma di realizzazione di una rete di distribuzione di segnali dell'invenzione;

- la Fig. 5 mostra una rappresentazione schematica di una seconda forma di realizzazione di una rete di distribuzione dì segnali dell'invenzione;

- la Fig. 6 mostra una rappresentazione schematica di una terza forma di realizzazione di una rete di distribuzione di segnali dell'invenzione;

- la Fig. 7 mostra una rappresentazione schematica di una variante della terza forma di realizzazione di Fig. 6; - la Fig. 8 mostra una rete di distribuzione dell'invenzione installata in un edificio con canaline per il passaggio di cavi ottici;

- la Fig. 9 mostra una forma di realizzazione di una fibra ottica secondo l'invenzione;

- la Fig. 10 mostra un profilo d'indice di rifrazione Δn(r) di una fibra ottica secondo l'invenzione realizzata dalla Richiedente;

- le figure 11(a)-(c) mostrano tre esempi di profili d'indice di rifrazione Δn(r) del tipo beta;

- la Fig. 12 mostra una rappresentazione schematica di una quarta forma di realizzazione di una rete di distribuzione di segnali dell'invenzione;

- la Fig. 13 mostra l'andamento del fattore di forma g al variare della frequenza normalizzata ottenuti con un profilo d'indice di rifrazione di tipo beta e per valori di ritardo intermodale inferiori o uguali a 1 ns/Km;

- la Fig. 14 mostra l'andamento delle perdite per curvatura al variare della semi-area sottesa dal profilo d'indice di rifrazione ottenuti con un profilo di tipo beta;

- le figure 15(a)-(c) mostrano altri tre esempi di profili d'indice di rifrazione Δn(r) del tipo beta;

- le figure 16(a)-(c) mostrano altri tre esempi di profili d'indice di rifrazione Δn(r) del tipo beta;

- le figure 17(a)-(b) mostrano altri due esempi di profili d'indice di rifrazione Δn(r) del tipo beta. La Fig. 9 mostra una forma di realizzazione di una fibra ottica 10 secondo l'invenzione comprendente una regione interna, denominata nucleo (core) 14, entro cui si trasmette un segnale ottico, ed una regione anulare esterna, denominata mantello (cladding) 12. Il mantello 12 ha un indice di rifrazione inferiore rispetto a quello del nucleo 14 in modo da confinare il segnale trasmesso all'interno di quest'ultimo.

Tipicamente, sia il nucleo 14 sia il mantello 12 sono di materiale vetroso a base di silice e la differenza dì indice di rifrazione tra il nucleo 14 ed il mantello 12 viene ottenuta incorporando degli opportuni additivi (droganti) nella matrice vetrosa del nucleo 14 e/o del mantello 12.

A seconda della distribuzione radiale dei droganti nel nucleo 14 e mantello 12 della fibra ottica 10 si ottiene un certo profilo d'indice di rifrazione An(r), dove An(r) indica la differenza d'indice di rifrazione tra il nucleo 14 ed il mantello 12 in funzione della distanza radiale r dall'asse longitudinale xx della fibra ottica 10.

Tipicamente, come mostrato negli esempi descritti qui di seguito, il mantello 12 è sostanzialmente di silice pura ed ha un indice di rifrazione n0 sostanzialmente costante al variare della distanza radiale dall'asse xx.

La fibra ottica 10 secondo l'invenzione ha lunghezze d'onda di taglio per il primo modo di ordine superiore LP11 e per il secondo modo di ordine superiore LP02 e profilo d'indice di rifrazione An(r) semplice selezionati in modo tale da garantire

- una propagazione monomodale a lunghezze d'onda maggiori di circa 1260 nm - ovvero una lunghezza d'onda di taglio su fibra di 2 m (2m fiber cutoff, ITU-T G652) del primo modo di ordine superiore LP11 minore di circa 1260 nm;

- una propagazione dì pochi modi attorno a 850 nm ovvero una lunghezza d'onda di taglio su fibra di 2 m (2m fiber cutoff ITU-T G652} del primo modo di ordine superiore LPn maggiore di circa 850 nm;

— perdite per macrocurvatura a 1550 nm inferiori a circa 0,5 dB dopo 100 giri di fibra attorno ad un mandrino avente diametro di 60 mm (corrispondenti a 26 dB/Km); ed

- un ritardo intermodale Δτ tra il modo di propagazione fondamentale LPoi ed il primo modo di ordine superiore LPn a 850 nm inferiore o uguale a circa 1 ns/Km.

Inoltre, la lunghezza d'onda di taglio su fibra di 2 m (2m fiber cutoff ITU-T G652) del secondo modo di ordine superiore LP02 è preferibilmente minore di circa 800 nm. Ad esempio, un tipico profilo d'indice di rifrazione semplice teorico, denominato qui di seguito "profilo beta" - che si avvicina al tipico profilo d'indice di rifrazione reale ottenuto con i convenzionali metodi di produzione delle fibre ottiche noti con il nome di "deposizione esterna di vapore" (outside vapore deposition o OVD) e di "deposizione assiale di vapore" (vapor axial deposition o VAD) - comprende una piccola depressione (dip) in corrispondenza del centro del nucleo 14 (tipica del processo di produzione OVD) con un andamento inizialmente parabolico e poi rettilineo; una parte centrale con andamento supergaussiano ed una coda esterna con andamento lorenziano dove l'andamento supergaussiano è dato dalla curva definita dalla seguente relazione

dove r è la distanza radiale dall'asse longitudinale xx della fibra ottica 10, a e g sono due parametri di dimensione radiale e di forma del profilo, e l'andamento lorenziano è dato dalla curva definita dalla seguente relazione

dove r è la distanza radiale dall'asse longitudinale xx della fibra ottica 10 ed i parametri A, w, xc sono dei parametri di forma selezionati in modo che la coda lorenziana intersechi la parte centrale supergaussiana nel punto di flesso di quest ' ultima.

La Richiedente ha osservato che il ritardo intermodale Δτ a 850 nm tra il modo di propagazione fondamentale LP01 ed il primo modo di ordine superiore LP11 dipende dalla frequenza normalizzata V, dal parametro di forma g della parte centrale supergaussiana del profilo beta ed, in generale, dai parametri che definiscono la piccola depressione, la parte supergaussiana e la coda lorenziana del profilo beta.

La frequenza normalizzata V è definita come

dove Δn0 indica la massima differenza di indice di rifrazione tra il nucleo 14 ed il mantello 12 ed n è 1'indice di rifrazione della silice (circa 1,46) ed a il raggio del nucleo.

Per il profilo beta, Δη0 corrisponde al valore che assume la curva supergaussiana (relazione A) interpolante per un valore di r uguale a zero ed a è il parametro di dimensione radiale della curva supergaussiana.

Inoltre, la Richiedente ha osservato che le perdite per macrocurvatura dipendono dalla semi-area sottesa dal profilo d'indice di rifrazione semplice e dai parametri che definiscono la piccola depressione, la parte supergaussiana e la coda lorenziana del profilo beta. Sono pertanto state eseguite delle simulazioni al calcolatore per determinare i valori del parametro di forma g della parte centrale con andamento supergaussiano del profilo beta che consentono di ottenere un ritardo intermodale Δτ inferiore o uguale a 1 ns/Km a 850 nm, al variare della frequenza normalizzata V a 850 nm per diversi valori dei parametri del profilo beta.

Inoltre, sono state eseguite delle simulazioni al calcolatore per determinare le perdite per macrocurvatura ottenute su 100 giri di fibra avvolta attorno ad un mandrino avente diametro di 60 min per una fibra avente il profilo d'indice di rifrazione beta al variare della semi-area sottesa da tale profilo per diversi valori dei parametri del profilo beta.

La Fig. 13 mostra i valori del parametro di forma g al variare della frequenza normalizzata ottenuti con le simulazioni .

In tale figura la linea 500 rappresenta la frequenza normalizzata di taglio (cutoff) del primo modo di ordine superiore LP1 mentre la linea 501 rappresenta la frequenza normalizzata di taglio (cutoff) del secondo modo di ordine superiore LP02 ovvero le due linee 500, 501 delimitano al loro interno una regione di propagazione bimodale (del modo fondamentale LP01 e del primo modo di ordine superiore LPn). Inoltre, le linee 502 delimitano una regione in cui sono concentrati i punti (V,g) corrispondenti ai profili beta aventi un ritardo intermodale inferiore o uguale a 1 ns/Km; le linee 503 delimitano una regione in cui sono concentrati i punti (V,g) corrispondenti ai profili beta aventi un ritardo intermodale inferiore o uguale a 0,5 ns/Km e le linee 504 delimitano una regione in cui sono concentrati i punti (V,g) corrispondenti Ai profili beta aventi un ritardo intermodale inferiore o uguale a circa 0,05 ns/Km.

Come si può notare, affinché una fibra ottica avente un profilo d'indice di rifrazione del tipo beta abbia ritardo intermodale Δτ inferiore a 1 ns/Km è necessario che la frequenza normalizzata V a 850 nm sia compresa tra circa 2,85 e circa 3,95. Preferibilmente, la frequenza normalizzata V è compresa tra circa 3,0 e 3,6. Più preferibilmente, essa è compresa tra circa 3,2 e 3,6. In quest'ultimo caso, il valore del parametro di forma g è preferibilmente inferiore o uguale a 9.

A sua volta, la Fig. 14 mostra le perdite per macrocurvatura (L) - espresse in dB dopo 100 giri di fibra avvolta su un mandrino di diametro di 60 mm - al variare della semi-area (A) sottesa dal profilo ottenute con le suddette simulazioni.

In tale figura si contraddistinguono due zone: una zona superiore in cui sono compresi i punti (A,L) corrispondenti ai profili beta aventi perdite per macrocurvatura superiori a 0,5 dB dopo 100 giri di fibra avvolti su un mandrino di 60 mm ed una zona inferiore in cui sono compresi i punti (A,L) corrispondenti ai profili beta aventi perdite per macrocurvatura inferiori a 0,5 dB.

Come si può notare, affinché una fibra ottica avente un profilo d'indice di rifrazione del tipo beta abbia perdite per macrocurvatura inferiori a 0,5 dB è necessario che la semi-area sottesa dal profilo abbia un valore maggiore di circa 0,017 μm. Preferibilmente, la semi-area sottesa dal profilo ha un valore maggiore di circa 0,018 μm.

Le figure 11 (a)-(c), 15 (a)-(c), 16 (a)-(c) e 17 (a)-(b), mostrano 11 esempi di profili beta che garantiscono - una propagazione monomodale a lunghezze d'onda maggiori di circa 1260 nm;

- una propagazione di pochi modi attorno a 850;

- perdite per macrocurvatura a 1550 nm inferiori a circa 0,5 dB dopo 100 giri di fibra attorno ad un mandrino avente diametro di 60 mm; ed

- un ritardo intermodale Δτ tra il modo di propagazione fondamentale LP01 ed il primo modo di ordine superiore LPn a 850 nm inferiore o uguale a circa 1 ns/Km.

Le caratteristiche principali dei profili beta mostrati nelle figure 11 (a)-(c), 15 (a)-(c), 16 (a)-(c) e 17 (a)-(b) sono mostrate nelle tabelle 1-4.

TABELLA 1

TABELLA 2

TABELLA 3

dove

- "MFD" (Mode Field Diameter) indica il diametro di campo modale secondo lo standard ITU-T G650;

"macrocurvatura con diametro 0 di 60 mm" indica l'attenuazione in dB cui è soggetta una fibra ottica avvolta 100 volte attorno ad un mandrino avente diametro di 60 mm; e

- "microcurvatura" indica l'attenuazione (in dB su Km) introdotta da una fibra ottica sottoposta ad una pressione (espressa in g/mm) su una superficie scabra di riferimento, misurata secondo il metodo della bobina espandibile sopra citato.

Dalle Tabelle 1-4, si nota come i valori di dispersione cromatica siano migliori di quelli delle fibre ottiche secondo lo standard ITU-T G652. Questo è vantaggioso per una applicazione delle fibre ottiche su sistemi di comunicazione ottica a medio-lunga distanza come, ad esempio, nei sistemi metropolitani.

Per di più, i valori di MFD sono atti a garantire basse perdite per giunzione, connettorizzazione e accoppiamento .

La fibra ottica secondo l'invenzione consente, pertanto, di realizzare in modo efficace una rete di distribuzione di segnali con componenti optoelettronici (sorgenti luminose e rivelatori) a basso costo operanti attorno a 850 nm ed è espandibile a lavorare in modo efficace in una regione di propagazione monomodale a circa 1300 e/o 1550 nm .

Le figure 1 e 2 mostrano due ulteriori esempi di profili d'indice di rifrazione An(r) secondo l'invenzione per la fibra ottica 10 al variare della distanza radiale r dall'asse xx della fibra ottica 10.

In tali figure si nota come il profilo d'indice di rifrazione assuma un valore inferiore a 10<-4 >in corrispondenza di un valore di r circa uguale a 4,65 pm. Inoltre, la semi-area sottesa dai profili d'indice di rifrazione delle figure 1 e 2 ha un valore rispettivamente uguale a 0,19 e 0,0179 μm.

Da simulazioni numeriche è risultato che la lunghezza d'onda di taglio teorica (λc) per il primo modo di propagazione di ordine superiore LP1 è di circa 1098 nm per la fibra ottica di Fig. 1 e di circa 1095 nm per la fibra ottica di Fig. 2. A sua volta, la lunghezza d'onda di taglio teorica (λc) per il secondo modo di propagazione di ordine superiore LP02 è di circa 715 nm per la fibra ottica di Fig. 1 e di circa 714 nm per la fibra ottica di Fig. 2.

Le fibre ottiche 10 aventi i profili d'indice di rifrazione delle figure 1 e 2 consentono, quindi, una propagazione monomodale di segnali ottici nella seconda e terza finestra di trasmissione (rispettivamente centrate attorno alle lunghezze d'onda di circa 1310 nm e 1550 nm) ed una propagazione bimodale (del modo fondamentale LP01 e del primo modo di ordine superiore LPn) attorno a 850 nm.

Simulazioni numeriche della propagazione di segnali ottici in fibra ottica hanno mostrato che, nel regime di propagazione bimodale (ad una lunghezza d'onda di segnale di circa 850 nm) delle fibre ottiche aventi i profili d'indice di rifrazione delle figure 1 e 2

• la differenza Δτ del ritardo di propagazione dei due modi LP01 e LP11 è uguale a 0,34 ns/Km nel caso della Fig. 1 e 0,23 ns/Km nel caso della Fig. 2; e

• l'attenuazione dovuta a macrocurvature calcolata su una fibra avvolta 100 volte attorno ad un mandrino avente diametro di 60 mm per il modo LP01 è di circa 0,059 dB/Km nel caso della Fig. 1 e di circa 1,17 dB/Km nel caso della Fig. 2.

Tali fibre ottiche consentono, pertanto, di realizzare in modo efficace una rete di distribuzione di segnali con componenti optoelettronici (sorgenti luminose e rivelatori) a basso costo operanti attorno a 850 nm.

Per di più, le suddette simulazioni numeriche hanno mostrato che, nel regime di propagazione monomodale (alle lunghezze d'onda di segnale di circa 1310 e 1550 nm) le fibre ottiche aventi i profili d'indice di rifrazione delle figure 1 e 2 hanno le caratteristiche riassunte rispettivamente nelle Tabelle 5 e 6.

TABELLA 5

TABELLA 6

dove "area efficace" è definita secondo lo standard ITU-T G650.

Dalle Tabelle 5 e 6 si nota come il valore di macrocurvatura sia in entrambi i casi inferiore a 0,5 dB dopo 100 giri di fibra avvolta su un mandrino avente diametro di 60 mm.

Inoltre, dalle Tabelle 5 e 6 si nota come i valori di dispersione cromatica e pendenza della dispersione cromatica siano paragonabili o migliori delle fibre ottiche secondo lo standard ITU-T G652 . Questo è vantaggioso per una applicazione delle fibre ottiche su sistemi di comunicazione ottica a medio-lunga distanza come, ad esempio, nei sistemi metropolitani.

Per di più, i valori di MFD e area efficace sono atti a garantire basse perdite per giunzione, connettorizzazione e accoppiamento.

Le fibre ottiche secondo l'invenzione consentono, pertanto, di realizzare in modo efficace una rete di distribuzione di segnali con componenti optoelettronici {sorgenti luminose e rivelatori) a basso costo operanti attorno a 850 nm ed espandibile a lavorare in modo efficace in una regione di propagazione monomodale a circa 1300 e/o 1550 nm.

La Fig. 10 mostra il profilo d'indice di rifrazione Δn(r) reale, misurato sperimentalmente, di una fibra ottica 10 secondo l’invenzione prodotta dalla Richiedente.

Come si può notare, tale profilo è simile ad un profilo di tipo beta.

La semi-area sottesa da questo profilo d'indice è di circa 0,0186 μιη.

Da misure sperimentali effettuate sulla fibra ottica avente il profilo d'indice di Fig. 10 è risultato che la lunghezza d'onda di taglio su fibra di 2 m (2m fiber cutoff ITU-T G652) per il primo modo dì propagazione di ordine superiore LP1 di tale fibra è di circa 1069 nm mentre la lunghezza d'onda di taglio su fibra di 2 m (2m fiber cutoff ITU-T G652) per il secondo modo di propagazione di ordine superiore LP02. è di circa 690 nm. Inoltre, le misure sperimentali hanno mostrato che, nel regime di propagazione bimodale (ad una lunghezza d'onda di segnale di circa 850 nm) della fibra ottica avente il profilo d'indice di rifrazione di Fig. 10,

* la differenza At del ritardo di propagazione dei due modi LP01 e LP1 è di circa 0,8 ns/Km;

* l'attenuazione dovuta a macrocurvature calcolata su una fibra avvolta per un giro attorno ad un mandrino avente diametro di 40 mm è di circa 0,28 dB per il modo LP1 e trascurabile per il modo LP01; e

* l'attenuazione dovuta a macrocurvature calcolata su una fibra avvolta per un giro attorno ad un mandrino avente diametro di 32 mm è di circa 0,42 dB per il modo LP1 e trascurabile per il modo LP01.

Per quanto riguarda, invece, il regime di propagazione monomodale (alle lunghezze d'onda di segnale di circa 1310 e 1550 nm), le misure sperimentali hanno mostrato che la fibra ottica avente il profilo d'indice di rifrazione di Fig. 10 ha le caratteristiche riassunte in Tabella 7.

TABELLA 7

- 46

Dalla Tabella 7 si nota come il valore di macrocurvatura misurato dopo 100 giri di fibra avvolta su un mandrino di diametro di 60 ram sia inferiore 0,5 dB.

Inoltre, dalla Tabella 7 si nota come la fibra ottica avente il profilo d'indice di rifrazione di Fig. 10 abbia valori di dispersione cromatica e pendenza della dispersione cromatica paragonabili o migliori delle fibre ottiche secondo lo standard ITU-T G652.

Per di più,,i valori di MFD e area efficace sono tali da garantire basse perdite per giunzione, connettorizzazione e accoppiamento.

La fibra ottica secondo l'invenzione consente, pertanto, di realizzare in modo efficace una rete di distribuzione di segnali con componenti optoelettronici (sorgenti luminose e rivelatori) a basso costo operanti attorno a 850 nm ed è espandibile a lavorare in modo efficace in una regione di propagazione monomodale a circa 1300 e/o 1550 nm.

Sono state effettuate delle misure sperimentali su un cavo lungo circa 60 m, comprendente una fibra ottica avente il profilo d'indice di Fig. 10, inserito lungo una canalina di prova simulante un cammino tortuoso tipico di una installazione in un edificio.

Da tali prove sperimentali è risultato che la fibra ottica ha un'attenuazione totale di 0,2 dB a 1550 nm.

Inoltre, sono state effettuate delle misure sperimentali atte a misurare, in presenza di cicli termici, l'attenuazione della fibra ottica avente il profilo d'indice di Fig. 10 disposta in un cavo ottico. Tali prove sperimentali hanno mostrato che i valori di attenuazione (dB/Km) di tale fibra a 1310 e 1550 nm sono in accordo con ì valori previsti dallo standard ITU-T. Per un profilo d'indice di rifrazione reale (ad esempio come quello di Fig. 10) avente, come il profilo beta, una piccola depressione (dip) in corrispondenza del centro del nucleo 14 (tipica del processo di produzione OVD), una parte centrale con un andamento simile ad una supergaussiana ed una coda esterna, la Richiedente ha trovato che si possono determinare i parametri g, V, a e Δη0 secondo le fasi descritte qui di seguito:

a) filtrare il profilo reale misurato dal rumore di misura, per esempio con un filtro (numerico) passabasso o con processo di una media mobile;

b) determinare il raggio r_dip che definisce la massima estensione della piccola depressione. Tipicamente esso può essere determinato come il raggio a cui corrisponde il massimo valore assunto dal profilo · Tale raggio r_dip varia tipicamente tra circa 0,3 e 2,5 micron;

c) determinare il raggio r_max a cui corrisponde il minimo Δn misurabile del profilo, secondo la sensibilità dello strumento. Tipicamente, Δη=0.0001;

d) effettuare una interpolazione secondo il metodo dei minimi quadrati (best fit) del profilo misurato tra r_dip e r_max utilizzando la famiglia di funzioni supergaussìane al variare dei parametri Δn0,a, g. Il processo di interpolazione consente di determinare i valori dei tre parametri che minimizzano lo scarto tra una supergaussiana ed il profilo misurato.

e) calcolare .

Ad esempio, applicando questo metodo al profilo d'indice reale di Fig. 10 sono stati ottenuti ì seguenti valori di

Dalla Fig. 13, si può notare come il punto (V=3,09; g=3,85) si trovi all'interno della zona delimitata dalle linee 502.

Il suddetto metodo può essere utilizzato anche per un profilo d'indice di rifrazione reale del tipo beta senza la piccola depressione. In questo caso, la fase b) deve essere omessa e la fase d) deve essere effettuata sul profilo misurato tra r=0 e r_max.

La Fibra ottica 10 dell'invenzione è atta ad essere utilizzata in una rete di distribuzione di segnali ad una pluralità di apparecchiature utente.

La Fig. 3 mostra una forma di realizzazione secondo l'invenzione di una rete 100 di distribuzione di segnali ad una pluralità di apparecchiature elettriche utente 42 comprendente una unità di distribuzione 40, una pluralità di cavi ottici 1 ed una pluralità di dispositivi di conversione optoelettronica 62.

Nella forma di realizzazione di Fig. 3 sono mostrati, per semplicità di illustrazione, tre cavi ottici 1, tre dispositivi di conversione optoelettronica 62 e tre apparecchiature elettriche utente 42.

I cavi ottici 1 mettono in comunicazione l'unità di distribuzione 40 con le apparecchiature elettriche utente 42.

Più in particolare, i cavi ottici 1 sono collegati a tre porte ottiche 43 di ingresso/uscita dell'unità di distribuzione 40 per trasportare segnali ottici da tale unità verso i dispositivi di conversione optoelettronica 62. Tali dispositivi di conversione optoelettronica 62 comprendono un convenzionale fotorivelatore (non mostrato) per convertire segnali ottici provenienti dall’unità di distribuzione 40 in corrispondenti segnali elettrici ed inviarli alle corrispondenti apparecchiature elettriche utente 42.

Tipicamente, i dispositivi di conversione optoelettronica 62 comprendono anche dei dispositivi atti ad adattare i segnali elettrici in uscita dai fotorivelatori a seconda dei requisiti fisici e dei protocolli richiesti dalle apparecchiature utente 42, ad esempio il protocollo internet IP (internet protocol) o i protocolli tipici dei segnali televisivi digitali o analogici o dei segnali telefonici .

Inoltre, il cavo ottico 1 comprende almeno una fibra ottica 10 secondo l'invenzione.

Una delle due estremità della fibra ottica 10 è accoppiata ad una porta ottica del fotorivelatore del dispositivo di conversione optoelettronica 62 mentre l'altra estremità è accoppiata ad una delle porte ottiche 43 di detta unità di distribuzione 40.

Secondo una variante, i cavi ottici 1 sono vantaggiosamente bidirezionali così da consentire una propagazione di segnali dalle apparecchiature elettriche utente 42 all'unità di distribuzione 40 e dall'unità di distribuzione 40 alle apparecchiature di utente 42.

Nel caso bidirezionale, i dispositivi di conversione optoelettronica 62 comprendono ciascuno sia una convenzionale sorgente laser per convertire segnali elettrici provenienti dall'apparecchiatura di utente 42 in corrispondenti segnali ottici ed inviarli, attraverso i cavi ottici 1, all'unità di distribuzione 40 sia un fotorivelatóre per convertire segnali ottici provenienti dall'unità di distribuzione 40 in corrispondenti segnali elettrici e fornirli all'apparecchiatura elettrica utente 42.

Tipicamente, le sorgenti laser emettono una radiazione elettromagnetica che viene modulata in ampiezza modulando la corrente di alimentazione del laser o mediante dei convenzionali modulatori di ampiezza a seconda della informazione trasportata dai segnali elettrici provenienti dall'apparecchiatura di utente 42.

Inoltre, nel caso bidirezionale, ciascun cavo ottico 1 ha, tipicamente, una prima ed una seconda fibra ottica 10 secondo l'invenzione. La prima fibra ottica è collegata alla sorgente laser del dispositivo di conversione optoelettronica 62 ed è atta a trasmettere segnali ottici dalla corrispondente apparecchiatura utente 42 all'unità di distribuzione 40. A sua volta, la seconda fibra ottica è collegata al fotoricevitore del dispositivo di conversione optoelettronica 62 ed è atta a trasmettere segnali ottici dall'unità di distribuzione 40 alla corrispondente apparecchiatura utente 42.

Secondo una variante, ciascun cavo ottico 1 ha una sola fibra ottica 10 secondo l'invenzione atta a trasmettere i segnali ottici nelle due direzioni e collegata, mediante un convenzionale accoppiatore ottico (coupler) od un convenzionale cireolatore ottico, sia alla sorgente laser sia al fotoricevitore del dispositivo di conversione optoelettronica 62.

Secondo un'altra variante, i segnali ottici che viaggiano nelle due direzioni hanno due lunghezze d'onda diverse e gli accoppiatori sono, vantaggiosamente, selettivi in lunghezza d'onda come, ad esempio, dei convenzionali dispositivi multiplatori/demultiplatori in lunghezza d'onda.

In quest'ultima variante, le due lunghezze d'onda diverse nelle due direzioni di propagazione dei segnali ottici possono, ad esempio, essere selezionate una al di sotto della lunghezza d'onda di taglio per il primo modo di ordine superiore LP1 dlla fibra ottica 10 in modo da operare in un regime di propagazione a pochi modi e l'altra al di sopra della lunghezza d'onda di taglio per il primo modo di ordine superiore LP1 della fibra ottica 10 in modo da operare in un regime di propagazione monomodale. Ad esempio, nel caso delle fibre ottiche 10 aventi i profili d'indice di rifrazione delle figure 1, 2 e 10, le due lunghezze d'onda possono essere di circa 850 e 1310 o 1550 nm.

Nel caso di regime di propagazione di pochi modi della fibra ottica 10, la sorgente laser dei dispositivi· di conversione optoelettronica 62 è, ad esempio, una sorgente laser del tipo VCSEL (vertical cavity surface emitting laser) con emissione alla lunghezza d'onda di circa 850 nm.

A sua volta, il fotorivelatore dei dispositivi di conversione optoelettronica 62 è, ad esempio, un fotodiodo convenzionale del tipo PIN con ricezione in una banda di lunghezze d'onda, centrata attorno a 850 nm circa.

Tali tipi di laser e fotorivelatore sono disponibili in commercio a basso costo.

Nel caso di regime di propagazione monomodale della fibra ottica 10, la sorgente laser è, ad esempio, un convenzionale laser del tipo Fabry-Perot o un convenzionale laser a semiconduttore del tipo DFB o DBR con emissione nelle bande di 1300-1350 nm o 1480-1625 nm. In un esempio, per coprire una trasmissione fino a 5 km ad una lunghezza d'onda di circa 850 nm, è stata accoppiata nella fibra ottica 10 una potenza superiore a -20 dBm, in particolare di circa -16 dBm.

Nell'esempio, la sensibilità del fotoricevitore era migliore di -32 dBm, in particolare, circa -34 dBm.

Pertanto, la potenza ottica disponibile (power budget) sul collegamento in fibra ottica 10 dell'esempio era superiore 12 dB, in particolare di circa 18 dB.

Le sorgenti laser e i fotorivelatori dei dispositivi di conversione optoelettronica 62 sono, tipicamente, collegati alle fibre ottiche 10 dell'invenzione mediante dei convenzionali connettori ottici.

I dispositivi di conversione optoelettronica 62 sono collegati alle rispettive apparecchiature elettriche utente 42 mediante cavi elettrici (non mostrati), preferibilmente mediante connettori.

I cavi elettrici sono, tipicamente, del tipo convenzionale UTP-5, tipicamente terminati con dei connettori elettrici convenzionali del tipo RJ-45, oppure convenzionali cavi coassiali con corrispondenti connettori.

I cavi ottici 1, oltre alle fibre ottiche 10, comprendono anche un rivestimento di plastica per ricoprire le fibre ed una guaina esterna di plastica.

Inoltre, tra il rivestimento di plastica delle fibre ottiche 10 e la guaina esterna di plastica, i cavi ottici 1 comprendono anche un elemento di rinforzo quale, ad esempio, una pluralità di fibre longitudinali di Kevlar™ (non mostrate) che sono flessibili e resistenti alla trazione.

Ad esempio, i cavi ottici 1 sono del tipo descritto nella domanda di brevetto EP 0 829 742 depositata dalla Richiedente o sono del tipo a nastro.

Secondo una variante, i cavi ottici 1 comprendono anche uno o più conduttori elettrici atti, ad esempio, a trasportare una corrente di alimentazione.

La variante dei cavi ottici 1 senza conduttori elettrici è, tuttavia, preferita in quanto ha il vantaggio di poter essere inserita nelle stesse canaline utilizzate per la distribuzione della energia elettrica senza problemi di sicurezza elettrica.

Nella forma di realizzazione di Fig. 4, la rete di distribuzione 100 è atta ad inviare segnali ottici (preferibilmente trasportanti informazione del tipo digitale) provenienti da una linea in fibra ottica 46 alle apparecchiature elettriche utente 42.

In questa forma di realizzazione, l'unità di distribuzione 40 è una apparecchiatura ottica comprendente, ad esempio, un convenzionale divisore di fascio ottico (splitter) atto ad instradare i segnali ottici provenienti dalla linea in fibra ottica 46 sulle tre porte ottiche di ingresso/uscita 43.

In questa forma di realizzazione, le fibre ottiche 10 dei tre cavi ottici 1 sono, preferibilmente, fissate alle porte ottiche 43 di detta unità di distribuzione 40 mediante giunto a fusione.

Secondo una variante, tali fibre ottiche 10 sono collegate meccanicamente alle porte ottiche 43 dì detta unità di distribuzione 40 mediante dei convenzionali connettori ottici.

Nella forma di realizzazione di Fig. 5, la rete di distribuzione 100 è analoga a quella di Fig. 4 tranne per il fatto che l'unità di distribuzione 40 è atta a comprendere apparecchiature optoelettroniche 48 e 49. Più in particolare, la rete di distribuzione 100 è atta a ricevere da una pluralità di porte di ingresso/uscita elettriche 47 una pluralità di segnali elettrici di ingresso (preferibilmente di tipo digitale) provenienti da una pluralità di cavi elettrici 44; ad inviarli ad una unità di elaborazione elettrica 48 che li elabora a seconda delle applicazioni; a fornire una pluralità di segnali elettrici in uscita; a trasformarli in corrispondenti segnali ottici mediante dei convertitori optoelettronici 49; a fornirli alle porte ottiche di ingresso/uscita 43 e ad inviarli, mediante trasmissione sui cavi ottici 1, ai dispositivi di conversione optoelettronica 62 e, quindi, alle apparecchiature elettriche utente 42.

Inoltre, l'unità di distribuzione 40 è anche, vantaggiosamente, atta a ricevere dalle porte ottiche 43 i segnali ottici provenienti, attraverso i cavi ottici 1, dalle apparecchiature di utente 42; a convertirli in corrispondenti segnali elettrici mediante i convertitori optoelettronici 49; ad inviarli all'unità di elaborazione elettrica 48 che li elabora a seconda delle applicazioni, ed a fornire una pluralità di segnali elettrici di uscita alle porte di ingresso/uscita 47 elettriche.

L'unità di elaborazione elettrica 48 è, ad esempio, atta a demodulare i segnali digitali elettrici in arrivo dalle porte di ingresso/uscita 47, ad amplificarli ed, eventualmente, a modularli secondo un formato di modulazione convenzionale e/o a selezionare il/i segnale/i da inviare su ciascun cavo ottico 1. Inoltre, essa è, ad esempio, atta a demodulare i segnali digitali elettrici in arrivo dai convertitori optoelettronici 49, ad amplificarli ed, eventualmente, a modularli secondo un formato di modulazione convenzionale e/o a selezionare il/i segnale/i da inviare su ciascuna porta di ingresso/uscita 47.

Tipicamente, i convertitori optoelettronici 49 comprendono delle sorgenti laser che emettono una radiazione elettromagnetica che viene modulata in ampiezza modulando la corrente di alimentazione del laser o mediante dei convenzionali modulatori di ampiezza a seconda della informazione trasportata dai segnali elettrici in uscita da detta unità di elaborazione 48. Inoltre, nel caso bidirezionale, essi comprendono, vantaggiosamente, anche dei convenzionali fotorivelatorì atti a ricevere i segnali ottici provenienti dalle porte ottiche 43; a convertirli in corrispondenti segnali elettrici ed a fornirli all'unità di elaborazione 48. Nel caso di regime di propagazione di pochi modi della fibra ottica 10, la sorgente laser dei convertitori optoelettronici 49 è, ad esempio, una sorgente laser del tipo VCSEL con emissione alla lunghezza d'onda di circa 850 nm.

A sua volta, il fotorivelatore dei convertitori optoelettronici 49 è, ad esempio, un fotodiodo convenzionale del tipo PIN con ricezione in una banda di lunghezze d'onda centrata attorno a 850 nm.

Nel caso di regime di propagazione monomodale della fibra ottica 10, la sorgente laser è, ad esempio, un convenzionale laser del tipo Fabry-Perot o un convenzionale laser a semiconduttore del tipo DFB o DBR con emissione nelle bande di 1300-1350 nm o 1480-1625 nm. A sua volta, il fotorivelatore è, ad esempio, un fotodiodo convenzionale del tipo PIN con ricezione nella banda di lunghezze d'onda di 1300-1350 nm o 1480-1625 nm. Le sorgenti laser e i fotorivelatori dei convertitori optoelettronici 49 sono, tipicamente, collegati alle fibre ottiche 10 dell'invenzione mediante dei convenzionali connettori ottici.

Nella forma di realizzazione di Fig. 6, la rete di distribuzione 100 è analoga a quella di Fig. 5 tranne per il fatto che l'unità di distribuzione 40 comprende anche dei convertitori optoelettronici 50 e le porte di ingresso/uscita 47 sono porte ottiche invece che elettriche .

Più in particolare, l'unità di distribuzione 40 è atta a ricevere in ingresso alla pluralità di porte di ingresso/uscita ottiche 47 una pluralità di segnali ottici (preferibilmente trasportanti informazione del tipo digitale) provenienti da una pluralità di fibre ottiche 46; a convertire tali segnali ottici in corrispondenti segnali elettrici mediante i convertitori optoelettronici 50; ad inviarli all'unità di elaborazione elettrica 48 che li elabora a seconda delle applicazioni e fornisce una pluralità di segnali elettrici in uscita; a trasformare questi ultimi segnali elettrici in corrispondenti segnali ottici mediante i convertitori optoelettronici 49; a fornire tali segnali ottici alle porte ottiche di ingresso/uscita 43 e ad inviarli, mediante trasmissione sui cavi ottici 1, alle apparecchiature elettriche utente 42.

Inoltre, l'unità di distribuzione 40 è anche, vantaggiosamente, atta a ricevere dalle porte ottiche 43 i segnali ottici provenienti, mediante una trasmissione sui cavi ottici 1, dalle apparecchiature di utente 42; a convertirli in corrispondenti segnali elettrici mediante i convertitori optoelettronici 49; ad inviarli all'unità di elaborazione elettrica 48 che li elabora; a fornire una pluralità di segnali elettrici digitali ai convertitori optoelettronici 50 che li convertono in corrispondenti segnali ottici; a fornire tali segnali ottici alle porte ottiche di ingresso/uscita 47 e ad inviarli lungo la pluralità di fibre ottiche 46.

In Fig. 7 è mostrato un esempio della forma di realizzazione di Fig. 6 in cui la rete 100 è una rete di distribuzione di segnali digitali ad una pluralità di utenti secondo un protocollo Fastethernet™ a 100 Mbit/s. Tali segnali arrivano, in forma ottica, ad una porta ottica 47 da una fibra ottica di ingresso 51 e vengono convertiti in corrispondenti segnali elettrici da un convertitore optoelettronico 50. I segnali elettrici vengono elaborati dall'unità di elaborazione 48 che è atta a selezionare il segnale digitale destinato a ciascun utente (ad esempio, un segnale digitale secondo un protocollo Ethernet™ a 10 Mbit/s) e ad inviarlo ad un corrispondente convertitore optoelettronico 49. Tale convertitore converte il segnale elettrico digitale destinato all'utente in un corrispondente segnale ottico e lo invia all'apparecchiatura elettrica 42 di quell'utente mediante il relativo cavo ottico 1.

Inoltre, in questa variante di Fig. 7, ciascuna apparecchiatura elettrica utente 42 è atta ad inviare un segnale digitale secondo un protocollo Ethernet™ a 10 Mbit/s all'unità di distribuzione 40. Ciascun segnale digitale in arrivo dai cavi ottici 1 ad una delle porte ottiche 43 viene convertito in un corrispondente segnale elettrico dal relativo convertitore optoelettronico 49 ed inviato alla unità di elaborazione 48 che lo elabora a seconda delle applicazioni. Quest'ultima, tra l'altro, multipla nel tempo i suddetti segnali provenienti dalle varie apparecchiature di utente 42 e fornisce un unico segnale elettrico .multiplato nel tempo secondo il protocollo Fastethernet™ a 100 Mbit/s al convertitore optoelettronico 50. Tale convertitore 50 converte detto segnale elettrico multiplato in un corrispondente segnale ottico e lo invia ad una porta ottica 47 collegata ad una fibra ottica di uscita 52.

Nell'esempio di Fig. 7, l'unità di elaborazione 48 è, ad esempio, un ROUTER CATALYST 2900 XL prodotto dalla CISCO SYSTEMS.

Nella forma di realizzazione di Fig. 12, la rete di distribuzione 100 è analoga a quella di Fig. 6 tranne per il fatto che l'unità di distribuzione 40 comprende anche delle porte di ingresso/uscita 47 elettriche e delle reti domestiche (o di appartamento) 601 e 603, oltre alla rete di edificio o locale costituita dalla pluralità di cavi ottici 1 stesi fra l'unità di distribuzione 40 e le reti domestiche 601, 603.

Più in particolare, l'unità di distribuzione 40 è atta a ricevere in ingresso alla pluralità di porte di ingresso/uscita 47 una pluralità di segnali ottici (preferibilmente trasportanti informazione del tipo digitale) provenienti da una pluralità di fibre ottiche 46, 46' ed una pluralità di segnali elettrici (anch'essi preferibilmente del tipo digitale) provenienti da una pluralità di cavi elettrici 44.

I segnali trasportati dai diversi cavi elettrici 44 e fibre ottiche 46, 46' sono, ad esempio, segnali provenienti da diversi tipi di fornitori (provider), quali ad esempio, fornitori di servizi telefonici, televisivi ed internet.

I segnali ottici provenienti dalle fibre ottiche 46 vengono convertiti in corrispondenti segnali elettrici dai convertitori optoelettronici 50 ed inviati all'unità di elaborazione elettrica 48. Quest'ultima elabora i segnali elettrici provenienti dai convertitori optoelettronici 50 e quelli provenienti dai cavi elettrici 44 a seconda delle applicazioni e fornisce un certo numero di segnali elettrici a ciascun combinatore optoelettronico 49.

Più in particolare, l'unità di elaborazione elettrica 48 fornisce a ciascun combinatore optoelettronico 49 i segnali che di volta in volta sono destinati all'utente ad esso associato e che provengono dai vari fornitori. A sua volta, ciascun combinatore optoelettronico 49 è atto a trasformare (mediante dei convertitori optoelettronici 49') i segnali elettrici al suo ingresso provenienti dai vari fornitori in corrispondenti segnali ottici a lunghezze d'onda diverse (tipicamente, una lunghezza d'onda per ciascun fornitore o per ciascun tipo di servizio); a multiplarli in lunghezza d'onda mediante un convenzionale accoppiatore 41 selettivo in lunghezza d'onda o non; a fornire il segnale.ottico multiplato in lunghezza d'onda (wavelength division multiplexing o WDM) alla porta ottica di ingresso/uscita 43 ed inviarlo all'utente ad esso associato mediante trasmissione su fibra ottica 10 del cavo ottico 1.

A sua volta, il segnale ottico proveniente dalla fibra ottica 46', avente una prestabilita lunghezza d'onda (diversa da quelle associate agli altri fornitori o servizi nella rete di distribuzione), viene diviso in potenza da un convenzionale accoppiatore ottico 38 ed inviato direttamente agli accoppiatori 41 che lo multiplano assieme agli altri segnali a lunghezze d'onda diverse .

Sebbene in Fig. 12 sia indicata una sola fibra ottica 46' ed un solo accoppiatore ottico 38, la rete può comprendere due o più accoppiatori ottici 38 per la connessione ad un corrispondente numero di fibre ottiche 46' associate a diversi fornitori o servizi.

Il segnale WDM in uscita da ciascun combinatore optoelettronico 49 viene inviato mediante cavo ottico 1 alla corrispondente rete domestica 601, 603.

La rete domestica 601 è del tipo a stella e comprende un accoppiatore 39, una pluralità di cavi ottici 1 ed una pluralità di dispositivi di conversione optoelettronica 62 atti ad essere collegati ad una pluralità di apparecchiature elettriche utente 42 disposte, ad esempio, nelle varie stanze di un appartamento dell'utente. Ad esempio, tali apparecchiature utente 42 possono essere dei telefoni, televisori e/o dei Personal Computer.

Secondo una forma di realizzazione, l'accoppiatore 39 è un convenzionale divisore di fascio ottico che divide la potenza ottica del segnale ottico WDM al suo ingresso tra le sue uscite che sono collegate ai cavi ottici 1 associati alle varie apparecchiature utente 42. Inoltre, ciascun dispositivo di conversione optoelettronica 62 -oltre a comprendere un convenzionale fotorivelatore ed, eventualmente, nel caso di propagazione bidirezionale, una sorgente luminosa - comprende anche un filtro ottico atto ad estrarre dal segnale ottico WDM la lunghezza d'onda trasportante l'informazione associata all'apparecchiatura utente ad esso corrispondente e ad inviarla al fotorivelatore. Questo filtro può essere fisso oppure sintonizzabile manualmente o automaticamente, ad esempio mediante controllo meccanico, elettrico o termico. L'uso dì filtri sintonizzabili consente di predisporre moduli universali per il dispositivo di conversione optoelettronica 62 che possono essere di volta in volta usati alla lunghezza d'onda desiderata. Tali moduli possono comprendere anche circuiti elettronici di conversione dei protocolli dei segnali, a seconda dei protocolli delle apparecchiature utente 42.

Secondo una variante, l'accoppiatore 39 è un convenzionale dispositivo demultiplatore in lunghezza d'onda atto a demultiplare il segnale ottico WDM in arrivo al suo ingresso in una pluralità di segnali ottici a lunghezza d'onda diversa e ad instradarli verso i cavi ottici 1 associati alle varie apparecchiature utente 42. In questo caso a ciascun dispositivo di conversione optoelettronica 62 arriva una preselezionata lunghezza d'onda e la presenza di un filtro ottico non è più necessaria.

La rete domestica 603 è del tipo a bus. Essa è del tutto analoga alla rete domestica 601 tranne per il fatto che il segnale WDM in arrivo dal cavo ottico 1 ad essa collegato viene inviato al dispositivo dì conversione optoelettronica 62; quest'ultimo elabora il segnale WDM e lo invia al dispositivo di conversione optoelettronica 63 che, a sua volta, elabora il segnale WDM e lo invia al dispositivo di conversione optoelettronica 64.

Più in particolare, ciascun dispositivo di conversione optoelettronica 62, 63, 64 ha un filtro del tipo precedentemente descritto per estrarre dal segnale ottico WDM al suo ingresso la lunghezza d'onda trasportante l'informazione associata all'apparecchiatura utente ad esso corrispondente e ad inviarla al fotorivelatore.

In una variante, ciascun dispositivo di conversione optoelettronica 62, 63, 64 è atto a prelevare una frazione di potenza dal segnale ottico WDM al suo ingresso, estrarre da tale frazione di potenza la lunghezza d'onda di interesse ed inviare al dispositivo di conversione optoelettronica ad esso collegato la frazione rimanente di potenza del segnale ottico WDM. Secondo una variante alternativa, ciascun dispositivo di conversione optoelettronica 62, 63, 64 è atto ad estrarre direttamente dal segnale ottico al suo ingresso la lunghezza d'onda di interesse e ad inviare al dispositivo di conversione optoelettronica ad esso collegato il segnale ottico WDM con le rimanenti lunghezze d'onda.

In un primo momento, quando le esigenze di banda non sono alte, la trasmissione WDM sulla fibra ottica 10 del cavo ottico 1 può essere vantaggiosamente realizzata nella regione di propagazione di pochi modi attorno a 850 nm. Ad esempio, le lunghezze d'onda della pluralità di segnali ottici multiplati in lunghezza d'onda possono essere selezionate in una banda compresa tra 820-870 nm con una spaziatura di 20 nm, 10 nm, 5 nm o 2 nm.

In un secondo momento, quando le esigenze di banda aumentano, la trasmissione WDM può essere realizzata nella regione di propagazione monomodale della fibra ottica 10 e le lunghezze d'onda della pluralità di segnali ottici multiplati in lunghezza d'onda possono essere selezionate in una banda compresa, ad esempio, tra 1300-1350 nm e/o 1480-1625 nm con una spaziatura di 20 nm, 10 nm, 5 nm o 2 nm.

Inoltre, la trasmissione WDM può essere realizzata sia nella regione di propagazione di pochi modi sia nella regione di propagazione monomodale della fibra ottica 10. Per quanto riguarda la trasmissione su fibra ottica 10 dal lato utente al lato unità di distribuzione 40 della rete di distribuzione di Fig. 12, anch'essa può essere realizzata mediante una trasmissione WDM in modo del tutto analogo a quella precedentemente descritta per la trasmissione dal lato unità di distribuzione 40 al lato utente. Tuttavia, dal momento che dal lato utente al lato unità di distribuzione 40 la quantità di informazioni trasmessa è limitata (tipicamente è solamente finalizzata al controllo e/o la selezione delle informazioni ricevute), la trasmissione su fibra ottica 10 dal lato utente al lato unità di distribuzione 40 viene preferibilmente effettuata secondo una meno costosa trasmissione a divisione di tempo convenzionale (time division multiplexing o TDM). In questo caso, la rete di distribuzione comprende anche da ciascun lato utente una convenzionale elettronica di gestione della trasmissione TDM.

E' possibile utilizzare una o più delle lunghezze d'onda disponibili per la trasmissione dall'unità di distribuzione 40 verso le apparecchiature utente 42 di un canale di servizio per la gestione di situazioni di guasto e/o di allarme e/o per consentire la sincronizzazione delle trasmissioni TDM nella direzione opposta. Tale canale di servizio viene attivato all'interno dell'unità di distribuzione 40 mediante una opportuna elettronica di controllo ed un convertitore elettro-ottico e viene distribuito a ciascuno dei dispositivi di conversione optoelettronica 62 mediante divisione di potenza.

In generale, la rete di distribuzione 100 di segnali dell'invenzione può essere utilizzata per distribuire ad una pluralità di apparecchiature elettroniche utente 42 una pluralità di segnali digitali televisivi e/o telefonici e/o Internet provenienti da una trasmissione su lunga distanza via satellite e/o via cavo coassiale e/o via fibra ottica e/o via etere.

Inoltre, essa può, ad esempio, essere utilizzata nelle reti di distribuzione LAN.

La Fig. 8 mostra una rete 100 di distribuzione dell'invenzione installata in un edificio. Più in particolare, l'unità di distribuzione 40 è disposta in una cantina o seminterrato 45 dell'edificio ed i cavi ottici terminati elettricamente 1 - alloggiati in una apposita canalina 53 dell'edificio - collegano l'unità di distribuzione 40 alle apparecchiature utente 42 situate nei vari piani dell'edificio, eventualmente tramite reti ottiche domestiche del tipo di quelle descritte in relazione alla figura 12.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Una rete di distribuzione (100) di segnali ad una pluralità di apparecchiature di utente (42) comprendente - una unità di distribuzione (40), ed - una pluralità di cavi ottici (1) atti a mettere in comunicazione detta unità di distribuzione (40) con detta pluralità di apparecchiature di utente (42), ciascun cavo ottico (1)· comprendendo una fibra ottica (10) avente un nucleo (14), un mantello (12) ed un predeterminato profilo d'indice di rifrazione Δn(r) semplice, dove Δn(r) indica la differenza d'indice di rifrazione tra il nucleo (14) ed il mantello (12) in funzione della distanza radiale r, ciascuna fibra ottica (10) essendo atta a garantire una propagazione monomodale a lunghezze d'onda maggiori di circa 1260 nm ed una propagazione di pochi modi attorno a 850 nm, caratterizzato dal fatto che ciascuna fibra ottica (10) ha un profilo d'indice di rifrazione Δn(r) tale da garantire - perdite per macrocurvatura a 1550 nm inferiori a circa 0,5 dB dopo 100 giri su un mandrino avente diametro di 60 mm; ed - un ritardo intermodale Δτ a 850 nm inferiore o uguale a circa 1 ns/Km.
2. Una rete di distribuzione secondo la rivendicazione 1, in cui il ritardo intermodale Δτ a 850 nm è inferiore a circa 0,5 ns/Km.
3. Una rete di distribuzione secondo la rivendicazione 2, in cui il ritardo intermodale Δτ a 850 nm è inferiore a circa 0,05 ns/Km.
4. Una rete di distribuzione secondo la rivendicazione 1, in cui le perdite per macrocurvatura a 1550 nm dopo 100 giri su un mandrino avente diametro di 60 mm sono inferiori a circa 0,2 dB.
5. Una rete di distribuzione secondo la rivendicazione 1, in cui le perdite per microcurvatura a 1550 nm delle fibre ottiche sono inferiori a circa 15 [(dB/Km)/(g/mm)].
6. Una rete di distribuzione secondo la rivendicazione 5, in cui le perdite per microcurvatura a 1550 nm delle fibre ottiche sono inferiori a circa 10[(dB/Km)/ (g/mm)].
7. Una rete di distribuzione secondo la rivendicazione 1, in cui ciascuna fibra ottica ha un valore di frequenza normalizzata V a 850 nm compresa tra circa 3,0 e 3,6.
8. Una rete di distribuzione secondo la rivendicazione 7, in cui ciascuna fibra ottica ha un valore di frequenza normalizzata V a 850 nm compresa tra circa 3,2 e 3,6.
9. Una rete di distribuzione secondo una delle rivendicazioni 7, 8, in cui la fibra ottica è prodotta con la tecnica di "deposizione esterna di vapore" (OVD).
10. Una rete di distribuzione secondo una delle rivendicazioni 7, 8, in cui la fibra ottica è prodotta con la tecnica di "deposizione assiale di vapore" (VAD)
11. Una rete di distribuzione secondo la rivendicazione 1, in cui ciascuna fibra ottica ha un valore di Δn0 compreso tra circa 5*10<-3 >e 7*10<-3>.
12. Una rete di distribuzione secondo la rivendicazione 1, in cui la semi-area sottesa dal profilo d'indice di rifrazione è maggiore di circa 0,017 μιη.
13. Una rete di distribuzione secondo la rivendicazione 12, in cui la semi-area sottesa dal profilo d'indice di rifrazione è maggiore di circa 0,018 μm.
14. Una rete di distribuzione secondo la rivendicazione 1, in cui il raggio del nucleo di ciascuna fibra ottica è compreso tra circa 3 μm e 6 μm.
15. Una rete di distribuzione secondo la rivendicazione 1, in cui ciascuna fibra ottica ha esternamente al mantello un rivestimento esterno di protezione in materiale polimerico.
16. Una rete di distribuzione secondo la rivendicazione 15, in cui una porzione di detto rivestimento esterno a contatto con il mantello ha un indice di rifrazione maggiore di quello del mantello in un intervallo di temperatura compreso tra 10°C a 60°C.
17. Una rete di distribuzione secondo la rivendicazione 15, in cui il rivestimento esterno di protezione è costituito di un materiale in grado di assorbire fortemente radiazione elettromagnetica.
18. Una rete di distribuzione secondo la rivendicazione 1, in cui ciascun cavo ottico comprende anche una seconda fibra ottica.
19. Una rete di distribuzione secondo la rivendicazione 1, comprendente anche una pluralità di dispositivi di conversione optoelettronica in comunicazione con la pluralità di cavi ottici.
20. Una rete di distribuzione secondo la rivendicazione 19, in cui ciascun dispositivo di conversione optoelettronica comprende un fotorivelatore.
21. Una rete di distribuzione secondo la rivendicazione 19 o 20, in cui ciascun dispositivo di conversione optoelettronica comprende una sorgente luminosa .
22. Una rete di distribuzione secondo la rivendicazione 21, in cui detta sorgente luminosa è atta a lavorare ad una lunghezza d'onda compresa tra circa 820 e 870 nm.
23. Una rete di distribuzione secondo la rivendicazione 22, in cui detta sorgente luminosa è atta a lavorare ad una lunghezza d'onda compresa tra circa 830 e 860 nm.
24. Una rete di distribuzione secondo una delle rivendicazioni 22, 23, atta a trasmettere, nel regime di propagazione di pochi modi, segnali ottici a bit rate maggiori o uguali a 2,5 Gbit/s su un collegamento di circa 300 m di lunghezza.
25. Una rete di distribuzione secondo una delle rivendicazioni 21-24, in cui la sorgente luminosa di almeno parte dei dispositivi di conversione optoelettronica è atta a lavorare ad una lunghezza d'onda compresa tra circa 1300 nm e 1625 nm.
26. Una rete di distribuzione secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui l'unità di distribuzione è atta a multiplare una pluralità di segnali a diverse lunghezze d'onda in un unico segnale ottico WDM e ad inviare detto segnale WDM lungo almeno uno di detti cavi ottici.
27. Una rete di distribuzione secondo una delle rivendicazioni precedenti, comprendente, dal lato utente, almeno una rete domestica collegata ad un corrispondente cavo ottico e atta ad inviare i segnali provenienti dal cavo ottico ad una pluralità di apparecchiature utente.
28. Una rete di distribuzione secondo la rivendicazione 27, in cui la rete domestica è del tipo a stella.
29. Una rete di distribuzione secondo la rivendicazione 27, in cui la rete domestica è del tipo a bus.
30. Una rete di distribuzione secondo le rivendicazioni 26 e 27, in cui la rete domestica comprende un accoppiatore ottico selettivo in lunghezza d'onda atto a demultiplare in lunghezza d'onda il segnale ottico WDM in arrivo al suo ingresso.
31. Una rete di distribuzione secondo le rivendicazioni 26 e 27, in cui la rete domestica comprende un accoppiatore ottico atto a dividere la potenza del segnale ottico WDM in arrivo al suo ingresso.
32. Cavo ottico (1) atto ad essere utilizzato in una rete di distribuzione di segnali comprendente almeno una fibra ottica (10) avente un nucleo (14), un mantello (12) ed un predeterminato profilo d’indice di rifrazione Δn(r) semplice, dove Δn(r) indica la differenza d’indice di rifrazione tra il nucleo (14) ed il mantello (12) in funzione della distanza radiale r, detta almeno una fibra ottica (10) essendo atta a garantire una propagazione monomodale a lunghezze d’onda maggiori di circa 1260 nm ed una propagazione di pochi modi attorno a 850 nm, caratterizzato dal fatto che detta almeno una fibra ottica (10) ha un profilo d'indice di rifrazione Δn(r) tale da garantire - perdite per macrocurvatura a 1550 nm inferiori a circa 0,5 dB dopo 100 giri su un mandrino avente diametro di 60 mm; ed - un ritardo intermodale Δτ a 850 nm inferiore o uguale a circa 1 ns/Km.
33. Fibra ottica (10) atta ad essere utilizzata in una rete di distribuzione di segnali avente un nucleo (14), un mantello (12) ed un predeterminato profilo d'indice di rifrazione Δn(r) semplice, dove Δn(r) indica la differenza d'indice di rifrazione tra il nucleo (14) ed il mantello (12) in funzione della distanza radiale r, detta fibra ottica (10) essendo atta a garantire una propagazione monomodale a lunghezze d'onda maggiori di circa 1260 nm ed una propagazione di pochi modi attorno a 850 nm, caratterizzata dal fatto di avere un profilo d’indice di rifrazione An(r) tale da garantire - perdite per macrocurvatura a 1550 nm inferiori a circa 0,5 dB dopo 100 giri su un mandrino avente diametro di 60 mm; ed - un ritardo intermodale Δτ a 850 nm inferiore o uguale a circa 1 ns/Km.