LOGIN
Se oggi possiamo viaggiare su Internet ad altissima velocità lo dobbiamo alla stessa azienda grazie alla quale il display del nostro smartphone è così resistente ai graffi: Corning. La stessa Corning dei famosi "Gorilla Glass", infatti, ha presentato nel 1970 il primo prototipo di cavo in fibra di vetro per le telecomunicazioni commerciali.
Era costruito in silicio drogato con titanio e aveva una attenuazione (cioè una perdita di prestazioni) di 17 dB per chilometro, un valore cento volte peggiore alle migliori fibre ottiche di oggi, ma era l'inizio di una rivoluzione che sta esprimendo tutto il suo potenziale solo in questi ultimi anni. È proprio quella che stiamo vivendo in questo momento, infatti, l'era della fibra ottica e tutti i giganti del web stanno stendendo sul fondo degli oceani migliaia e migliaia di chilometri di enormi cavi in fibra ottica per collegare i continenti con nuove e velocissime dorsali Internet.
Ma per capire come siamo arrivati a tutto ciò dobbiamo tornare agli Anni '60 del secolo scorso e, prima ancora, descrivere come funziona un cavo in fibra ottica.
Come funziona la fibra ottica
Il principio alla base della fibra ottica è lo stesso del laser. Il termine laser, infatti, è in realtà l'acronimo di "light amplification by stimulated emission of radiation". I laser applicano energia a miliardi di atomi, eccitando i loro elettroni e spingendoli ad emettere fotoni. Questi fotoni rimbalzano, tornano indietro e fanno sì che gli atomi eccitati emettano ancora più fotoni. Se si permette ad alcuni di questi fotoni di sfuggire il risultato è un fascio di luce amplificato e concentrato, il cosiddetto "raggio laser". La luce generata dal laser ha una frequenza, che oscilla milioni di milioni di volte al secondo e ciascuna di queste oscillazioni può essere modulata ("pilotata", e quindi modificata a piacere) e usata per trasportare dati, che viaggiano quindi alla velocità della luce.
Tramite il laser, quindi, è possibile trasportare dati da un punto A ad un punto B. Il problema è attraverso quale materiale farlo, perché la luce sia incanalata ma non assorbita: è necessario, infatti, che le onde luminose del laser mantengano il più possibile intatta la loro energia (la loro "forza") affinché le informazioni che trasportano, codificate in variazioni di altezza o frequenza di queste onde, arrivino a destinazione.
Molto prima dell'invenzione del laser, alla fine del diciannovesimo secolo, un team medico viennese, del quale si sa solo che era formato dal Dr. Roth e dal Prof. Reuss, aveva inventato qualcosa di geniale: aste di vetro piegate, che venivano usate per illuminare il tavolo operatorio durante gli interventi chirurgici. Molto tempo dopo, nel 1964, il ricercatore cinese Charles Kao (all'epoca dottorando ad Harlow, in Inghilterra), teorizzò che si poteva usare una soluzione simile a quella inventata dal Dr. Roth e dal Prof. Reuss per far viaggiare le diverse frequenze dei raggi laser su lunghe distanze, limitandone la dissipazione.
Secondo Kao affinché ciò avvenga senza perdite significative, il vetro deve avere un grado di purezza elevatissimo. Pochi anni dopo la Corning Glass, azienda americana che produceva (e produce tuttora) vetro, prese la teoria di Kao e la trasformò in realtà: era nata la prima fibra ottica.
Come si produce la fibra ottica
Quello che noi oggi chiamiamo comunemente fibra ottica, però, è un fascio di tante sottilissime fibre di vetro, avvolte ciascuna in una guaina anch'essa di vetro. Tale guaina ha il compito di non far uscire e di riflettere verso il centro del cavo la luce. Corning impiegò quattro lunghi anni per trovare la composizione chimica ideale affinché il vetro fosse abbastanza puro da trasportare il segnale luminoso sufficientemente lontano. Ci riuscì nel 1970, ma dovette aspettare oltre dieci anni per trovare il primo cliente per la sua rivoluzionaria fibra ottica.
Alla base del successo commerciale di Corning c'è il metodo di produzione della fibra, che è stato progressivamente affinato nel corso dei decenni. Il vetro "normale" (quelli dei bicchieri, per intenderci) si produce dal silicio, che viene fuso e soffiato per dargli forma, ma nonostante ci sembri perfettamente trasparente è ben lontano dalla purezza necessaria in una fibra per le telecomunicazioni. Una fibra di vetro adatta alla trasmissione di segnali ottici si produce tramite delle fiammate di gas che depositano fuliggine di vetro drogato con altri elementi chimici su un'asta di ceramica, secondo uno schema ben preciso, depositando diversi strati uno sull'altro. Ogni filo di vetro è formato pertanto da migliaia di strati di minuscole particelle e la purezza del vetro dipende dalla "ricetta" chimica della fuliggine, per questo non tutti i cavi in fibra ottica sono uguali.
Quello appena descritto, però, è solo il primo step per la creazione della fibra ottica. Il secondo è il "consolidamento". Le aste rivestite dai vari strati di particelle di silicio e altri elementi chimici vengono inserite in una fornace, dove il calore estrae tutta l'acqua ancora presente e il materiale subisce delle pesanti modifiche chimico-fisiche. Dalla fornace esce un altro materiale più puro, trasparente e, soprattutto, senza l'asta di ceramica che viene disgregata e completamente consumata dal calore lasciando al suo posto un sottilissimo "cuore", il nucleo dove viaggerà a fine processo la luce.
Lo step successivo avviene in un macchinario che assomiglia ad un alto silos, una sorta di torre che riscalda nuovamente la fibra e la ammorbidisce. Il vetro cola verso il basso e si stira, si allunga. Finché è ancora caldo viene stirato fino allo spessore desiderato per la singola fibra ottica, che viene poi rivestita di polimeri protettivi. Tutto questo processo deve essere eseguito con estrema precisione, secondo tempi prestabiliti e sempre uguali, o il prodotto finale non sarà utilizzabile. E non si tratta di una cosa facile, visto che ogni filo di vetro deve avere uno spessore uniforme di 125 micron.
Per questo motivo la fase successiva consiste nel verificare il diametro di ogni filo di vetro, perché quando si dovranno congiungere due fili per crearne uno più lungo essi dovranno essere perfettamente identici, o il passaggio della luce al loro interno si interromperà. I fili che superano i test, a questo punto, vengono avvolti in una bobina e inviati alle aziende che producono i cavi per le telecomunicazioni. Ogni singolo cavo usato nelle telecomunicazioni è solitamente composto da 576 fili di vetro sottilissimi, raccolti in 24 tubi contenenti ciascuno 24 filamenti di purissima fibra ottica.
