Internet - La dispersione modale della fibra ottica

Anche la dispersione modale è un problema che determina un limite alla massima velocità di trasmissione delle informazioni nella fibra ottica
Per spiegarne il motivo ricordiamo che la luce nell'attraversare la fibra ottica si propaga per riflessioni successive e pertanto da luogo a vari modi di propagazione all'interno della fibra, ai quali, però corrispondono differenti lunghezze di tragitti, come indicato schematicamente nell'animazione seguente.

FIBRA MULTIMODO

Un impulso luminoso, pertanto, immesso in fibra, si scompone in vari raggi ognuno dei quali segue un percorso diverso all'interno della fibra, giungendo a destinazione in tempi leggermente diversi, leggermente deformato, a breve distanza, e scomposto in vari impulsi più piccoli a grande distanza, secondo quanto descritto dal disegno e dall'animazione seguenti.

E' evidente dunque che, superata una certa distanza, il segnale luminoso, in fibra, si va degradando sempre più fino a divenire irriconoscibile.
Per risolvere questo problema si sono inventate le fibre monomodo, di sezione molto più piccola delle multimodo, che consentono il passaggio degli impulsi luminosi seguendo solo un tragitto.

FIBRA MONOMODO

Le fibre monomodo, quindi, non hanno il difetto della dispersione modale, consentendo di aumentare la portata, però hanno il difetto di una sezione molto minore che comporta il trasporto di una potenza luminosa altrettanto minore che limita un ulteriore aumento della portata.
Un'altra soluzione alternativa alla dispersione modale è costituita dalle fibre multimodo del tipo graded-index, invece che step-index.
Infatti le comuni e più antiche fibre multimodo erano costituita da un core con indice di rifrazione costante ovunque e di un cladding con indice di rifrazione costante ma inferiore a quello del core.
Il core con indice di rifrazione costante determina, come si è visto, il fenomeno della dispersione modale, ma se si sagoma l'indice di rifrazione all'interno del core in modo che i raggi che scelgono un percorso più lungo lo facciano in una zona ad indice di rifrazione minore e quindi risultino più veloci, mentre quelli che scelgono un percorso minore lo facciano in una zona con indice di rifrazione maggiore e vengono quindi risultino più lenti, si otterrà, come conseguenza, che tutti arriveranno contemporaneamente, o quasi, eliminando, o fortemente riducendo la dispersione modale.
D'altronde, essendo grande la sezione della fibra, continua ad essere garantita una potenza ottica sufficiente con conseguente grande portata chilometrica.