Alcuni concetti e definizioni generali dovrebbero essere approfonditi prima di entrare nei dettagli specifici su fibre ottiche e  componenti ottici. L’ottica è una branca della scienza fisica che gestisce la propagazione e il comportamento della luce e la sua interazione con i materiali. In un senso generale, la luce è quella parte dello spettro elettromagnetico che si estende dai raggi X. (~ 0,1 nm) a onde millimetriche (~ 1mm). Include l’energia radiante dello spettro visibile (~ 400 a 750nm) che produce la sensazione di visione. Nella nostra discussione, ci concentreremo su un’espansione dello spettro visibile dall’ultravioletto (200nm) all’infrarosso (20nm). Questa è la gamma spettrale ottica dove si concentrano le principali applicazioni in fibra ottica, i capillari al quarzo e le guide d’onda in silice cava (HSW). Tratteremo alcune nozioni di base sull’ottica prima di esaminarne altre aree specifiche relative alle fibre ottiche.

Sorgenti luminose e distribuzioni:
Luce bianca ai laser: collimata, coerente, lambertiana; la luce arriva in tutti i colori, forme e distribuzioni. Una fonte definisce la luce come “la radiazione elettromagnetica che può essere percepita dall’occhio umano”. La luce può anche essere definita come la forma di energia radiante che agisce sulla retina dell’occhio per rendere possibile la vista. L’occhio è notevole nella sua capacità di vedere il colore e di gestire automaticamente più di sei ordini di grandezza in luminosità. Gli umani vedono la luce solo per una parte dello spettro ottico. Il resto dello spettro ottico è nell’ultravioletto (UV) o nell’infrarosso (IR). Diversi animali usano la loro capacità IR per cacciare. Gli insetti usano la riflessione UV per localizzare le fonti di polline. La principale caratterizzazione della luce è per la sua lunghezza d’onda, il più delle volte specificata in nanometri (nm). Possiamo anche definire una frequenza per ciascuna lunghezza d’onda dividendo la velocità della luce per la lunghezza d’onda. L’occhio umano è più sensibile alla luce a una lunghezza d’onda di 555 nm, che è pari a 5,4 x 1014 Hz. Questa alta frequenza (e la sua larghezza di banda intrinseca) è ciò che rende la luce un ottimo vettore di informazioni nelle fibre ottiche.

La gamma di lunghezze d’onda della luce che vediamo è chiamata Spettro Visibile. Copre una gamma da da circa 400nm a 555nm e a 750nm (da viola a verde a rosso). La gamma di lunghezze d’onda vicine ai raggi UV, appena più corta di quella visibile, è la gamma dalla quale spesso vogliamo proteggere i nostri occhi e la nostra pelle. Quantità variabili sono presenti in fonti come lampade alogene al quarzo ad alta potenza, lampade a fluorescenza, il sole e i laser utilizzati in medicina. L’intervallo appena più lungo del visibile, il vicino IR (infra red), è più comunemente utilizzato nei telecomandi IR ed è la lunghezza d’onda dominante nello spettro del cielo notturno. Anche se non possiamo vedere queste lunghezze d’onda quasi visibili, il nostro progresso tecnologico negli ultimi secoli ha portato allo sviluppo di sensori elettro-ottici per rilevarli e misurarli, nuove fonti di luce per produrli e fibra ottica per trasmetterli. La luce arriva in tutti i colori. Se è solo un colore o lunghezza d’onda, si chiama monocromatico, come un laser. Se è una miscela di molti colori, si chiama policromatico, come il sole. Per una buona ragione c’è un ottimo abbinamento tra il sole e l’occhio umano. Gli animali notturni di solito hanno un picco di sensibilità oculare spostato verso l’infrarosso vicino a dove l’illuminazione del cielo notturno raggiunge il picco.

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