Perché la fibra ottica è così veloce? La risposta è nella luce

 

Torniamo a parlare di lei, di quell'onda elettromagnetica che, passando attraverso un cavo in fibra vetrosa, ci permette di navigare in rete a gran velocità. Torniamo a parlare della luce, la protagonista assoluta capace della magia della connessione, proprio lei, che corre invisibile all’interno delle fibre ottiche sfruttando le leggi della fisica e dello spettro elettromagnetico. Spettro elettromagnetico? Sì, oggi vi parliamo di lui, di cos'è e di come funzione, perché è grazie a lui e alla sua natura che possiamo usare la connessione in tutte le sue sfaccettature, da bravi, perfetti e soddisfatti internauti.

 

Lo spettro elettromagnetico è l’insieme di tutte le possibili radiazioni elettromagnetiche, che si distinguono per frequenza e lunghezza d’onda. Al suo interno ci sono le onde radio che usano i nostri smartphone, i raggi X delle radiografie, fino alla luce visibile che permette ai nostri occhi di percepire il mondo. In questa immensa autostrada ci sono, però, anche corsie velocissime e invisibili all’occhio umano: gli infrarossi. Si tratta di una luce invisibile ai nostro occhi che viaggia con lunghezze d’onda intorno ai 1300 e 1550 nanometri. Ed è proprio lì che la fibra ottica trova la sua corsia preferenziale, la strada da percorrere per portare il suo segnale, veloce, stabile e pulito nelle nostre case. 

 

 

Le bande di 1300 e 1550 nanometri sono state scelte proprio perché la silice, il materiale di cui è composta la fibra ottica, presenta la minore attenuazione possibile proprio in questi intervalli. In altre parole con queste lunghezze d'onda la luce viaggia più lontano senza disperdersi. 

 

Appurato ciò, verrebbe da chiedersi, legittimamente: come fa la luce a rimanere intrappolata in un filo di vetro più sottile di un capello? La risposta è tutta nel fenomeno ottico denominato: riflessione totale interna che si manifesta poiché il nucleo della fibra ha un indice di rifrazione maggiore rispetto al rivestimento esterno. Di conseguenza, i raggi luminosi, entrando con l’angolo giusto, rimbalzano continuamente senza poter uscire.

 

È come se la luce viaggiasse in un tunnel perfetto, riflettendo sulle pareti e andando dritta fino alla destinazione. Questo meccanismo permette di inviare segnali luminosi su distanze enormi, spesso di centinaia o migliaia di chilometri, con perdite minime.

 

La luce per compiere il processo ha bisogno di un aiuto. Non basta sparare un raggio infrarosso dentro un cavo, bisogna trovare il modo di codificare i dati: la luce deve essere trasformata in un'informazione fruibile. E' qui che entrano in gioco laser e LED, che modulano il segnale accendendo e spegnendo la luce miliardi di volte al secondo. Ogni variazione corrisponde a uno 0 o a un 1, i mattoni del linguaggio digitale. All’altro capo della fibra, speciali fotodiodi riconvertono la luce in impulsi elettrici leggibili dai nostri dispositivi. Il tutto avviene a una velocità che noi percepiamo come istantanea: clicchi play e  guardi la tua serie preferita.

 

Inoltre, la luce ha un vantaggio unico rispetto, per esempio, al rame perché è in grado di trasportare una quantità enorme di dati nello stesso tempo. Con tecniche come il WDM (Wavelength Division Multiplexing), più lunghezze d’onda possono viaggiare contemporaneamente nello stesso cavo, moltiplicando la capacità di trasmissione. È come avere decine di corsie parallele sull’autostrada dei dati.

 

Il risultato è quello che abbiamo davanti agli occhi tutti i giorni: connessioni da centinaia di megabit o addirittura gigabit al secondo, capaci di sostenere lo streaming 4K, il cloud gaming, la realtà aumentata e tutte le applicazioni che richiedono larghezza di banda e latenza minima.

 

Dietro ogni attività che compiamo nel nostro universo connesso, c'è lei, c'è la luce. Invisibile, veloce e instancabile.