Che cos'è il cavo a fibra ottica monomodale?

Il cavo in fibra ottica monomodale trasporta un singolo fascio intenso di raggi di luce paralleli solitamente emessi da un diodo laser a iniezione (ILD) attraverso una lente collimante raddrizzante; il raggio percorre quindi uno stretto canale ottico per la trasmissione del segnale digitale a lunga distanza. Tipicamente realizzate in vetro, queste fibre offrono una maggiore larghezza di banda e una minore perdita di segnale rispetto alle fibre multimodali. I loro nuclei sono più sottili di un capello umano, misurano circa otto micron (µm) di diametro, avvolti in un rivestimento di circa 125 µm e trasmettono luce laser a lunghezze d'onda più elevate di circa 1.300 o 1.550 nanometri (nm). Con una minore rifrazione dell'indice rispetto alle fibre multimodali, l'intensa luce laser viaggia parallelamente all'asse della fibra, riducendo al minimo le dispersioni di impulsi e altri degradi del segnale che si verificano nelle onde intrecciate della fibra multimodale. Queste fibre monomodali più costose soddisfano le esigenze delle lunghe distanze nelle reti di telecomunicazioni e televisione via cavo.

Un laser inietta il cavo in fibra ottica monomodale ad alta larghezza di banda con luce di larghezza spettrale ridotta. Un lungo filo di fibra di vetro in genere propaga la trasmissione laser con l'uso del multiplexing a divisione d'onda (WDM), che divide i segnali per diverse lunghezze d'onda per aumentare la velocità di trasmissione. Ciò migliora notevolmente la velocità di trasmissione della modalità singola su fibra multimodale, fino a 50 volte la distanza potenziale.

La singola onda luminosa nel nucleo più stretto elimina virtualmente le distorsioni da interferenze o perdite di luce. Ciò genera le massime velocità di trasmissione dal trasmettitore al ricevitore di qualsiasi fibra. Funziona indipendentemente dall'interferenza elettromagnetica (EMI) e proibisce l'intercettazione eliminando la perdita di segnale. Le lunghezze d'onda leggere intorno a 1.300 nm servono per distanze più brevi e 1.500 nm servono per distanze più lunghe.

Un diodo laser trasmittente invia il segnale luminoso lungo il cavo in fibra ottica monomodale. Come le palline da ping pong attraverso un tubo di diametro leggermente più grande, la luce, incapace di fermarsi, rimbalzare, fuggire o tornare indietro, viaggia in avanti attraverso un nucleo circondato da un rivestimento non assorbente che è dieci volte più spesso. La lunghezza d'onda si propaga continuamente in avanti con l'incapacità di rifrarre, riflettere o disperdere come calore all'interno della guida d'onda. Non ha altro posto dove andare, tranne se incontra difetti di fabbricazione o errori di installazione o di collegamento.

Gli impulsi del segnale possono viaggiare attraverso rigeneratori o attenuatori fino a raggiungere un ricevitore. Lì, un fotodiodo decodifica le forme d'onda circa 8.000 volte al secondo, convertendole in segnali di computer elettronici come dati digitali e informazioni audio / video. È come leggere un intero set di enciclopedie di 24 volumi in un secondo.

Nel cavo in fibra ottica monomodale, questa forma di propagazione a bassa perdita e di ordine più basso può funzionare solo al di sopra di una certa lunghezza d'onda di taglio. Questo è noto come indice a passo singolo (SM). Ciò significa che vengono selezionati solo raggi di luce diritti per la trasmissione in modalità singola; non si mescolano o rimbalzano a velocità diverse nelle propagazioni delle onde multimodali, come attraverso i nuclei più larghi delle fibre multimodali.

Diversi tipi di cavo a fibre ottiche monomodali includono fibra tagliata o con spostamento di dispersione, fibra con spostamento di dispersione diversa da zero, fibra con picco di acqua bassa e altre. Conosciuto anche come fibra monomodale o uni-mode, viene utilizzato principalmente per reti WAN (Wide Area Network); tuttavia, ha ricevuto maggiore attenzione dalle reti locali (LAN), che estendono la loro portata su distanze maggiori in contesti come università o campus aziendali. Questi cavi più costosi hanno fattori limitanti come il raggio di curvatura, quindi devono essere pianificati attentamente prima dell'installazione da un tecnico specializzato.