Le linee dati in fibra ottica utilizzano un segnale ottico per trasmettere informazioni. Attraverso un processo noto come riflessione interna totale, un impulso di luce viene trattenuto all’interno della fibra ottica. Quando la luce viaggia a zig-zag lungo la linea della fibra, si attenua. L’attenuazione è una diminuzione della forza dell’impulso di luce che raggiunge l’estremità più lontana della fibra. Un ripetitore in fibra ottica supera l’attenuazione ripristinando l’impulso di luce alla sua forza originale prima di inviarlo sul ramo successivo della linea di rete.
Nelle reti in fibra ottica, filamenti molto sottili di filo di vetro trasmettono impulsi di luce. Questi impulsi luminosi sono nelle lunghezze d’onda del vicino infrarosso perché questa lunghezza d’onda ha il tasso di attenuazione più basso. Agli interruttori di rete, questi impulsi luminosi in ingresso vengono tradotti in un segnale binario elettronico. Questo segnale di dati può quindi essere trasmesso a singoli computer.
Utilizzando un ripetitore in fibra ottica ogni 28-43 miglia (45-70 km), il segnale dati può essere trasmesso per grandi distanze. Alcune delle più lunghe linee in fibra ottica attraversano l’Oceano Atlantico. I ripetitori richiedono elettricità, quindi i cavi elettrici convenzionali devono ancora essere messi a disposizione di ciascun ripetitore.
I vecchi segnali analogici utilizzavano amplificatori per estendere la distanza di un segnale. Gli amplificatori, tuttavia, avevano l’effetto indesiderato di amplificare il rumore elettrico oltre al segnale originale. I ripetitori in fibra ottica, d’altra parte, rimuovono il rumore che è entrato in un segnale. Questo perché i segnali digitali possono essere separati elettronicamente dal rumore indesiderato. A differenza dei segnali analogici, anche un segnale in fibra debole e distorto può essere ripulito e inviato più in basso lungo la linea di rete.
Quando un segnale ottico viaggia, ha una naturale tendenza ad alterare la sua forma. Questo fenomeno è chiamato dispersione, un cambiamento nella velocità della luce con la lunghezza d’onda della luce. In parole più semplici, uno stretto impulso di luce diventa più ampio man mano che viaggia. Un ripetitore in fibra ottica ha la capacità di ripristinare la forma naturale dell’impulso luminoso. Dopo essere stato ripristinato dal ripetitore, il segnale viene ritrasmesso alla successiva tratta in fibra ottica.
La fibra ottica ha molti vantaggi rispetto ad altri metodi di trasmissione dei dati. Le fibre di vetro non conducono elettricità, quindi non sono influenzate da disturbi elettromagnetici o temporali. Inoltre, la quantità di informazioni che un singolo cavo in fibra ottica può trasportare è maggiore del cavo in rame o dei collegamenti wireless. In teoria, una singola linea in fibra ottica può trasportare 50 miliardi di conversazioni vocali su un singolo raggio di luce, sebbene nella pratica questo limite non sia stato raggiunto.
Un ripetitore in fibra ottica non ha la capacità di distinguere gli impulsi di luce di lunghezze d’onda diverse. Ciò limita la capacità di un ripetitore di ritrasmettere informazioni ottiche dense. Le informazioni sulla luce di più lunghezze d’onda possono essere trasmesse su distanze maggiori attraverso l’uso di amplificatori in fibra drogata con erbio invece di ripetitori. Questi amplificatori hanno la capacità di aumentare la forza delle singole lunghezze d’onda della luce.