Fibra ottica monomodale
La fibra ottica monomodale (o unimodale[1]) è un particolare tipo di fibra ottica, ideata per trasportare soltanto un singolo raggio luminoso. I modi sono rappresentati dalle possibili soluzioni dell'equazione di Helmholtz per le onde, che si ottiene combinando le equazioni di Maxwell e le condizioni al contorno imposte dalla fibra.[2] Questi modi definiscono il percorso compiuto dell'onda mentre viaggia attraverso lo spazio, cioè come l'onda si distribuisce nello spazio.
1. Nucleo (core) di 8 µm di diametro
2. Cladding di 125 µm di diametro
3. Buffer di 250 µm di diametro
4. Jacket di 400 µm di diametro
Il Premio Nobel per la fisica 2009 è stato assegnato a Charles K. Kao, per il suo lavoro teorico sulla fibra ottica monomodale.[3]
Caratteristiche fisiche
modificaIl nucleo ha un diametro compreso fra gli 8,3 e i 10 µm,[4] mentre il cladding possiede un diametro di 125 µm.
Vantaggi
modificaBassa Attenuazione
Le fibre ottiche monomodali presentano un'attenuazione del segnale molto bassa, tipicamente intorno a 0,2 dB/km a 1550 nm. Questo consente la trasmissione del segnale su distanze superiori ai 100 chilometri senza la necessità di ripetitori elettrici, rendendole adatte per reti a larga area e sottomarine.[5]
Alta Capacità di Banda e Velocità di Trasmissione Dati
Grazie alla propagazione della luce su un unico percorso, la fibra monomodale evita completamente la dispersione modale. Ciò consente di supportare velocità di trasmissione dati estremamente elevate e tecnologie avanzate come la multiplexazione a divisione di lunghezza d'onda densa (DWDM), permettendo un utilizzo efficiente dell'infrastruttura in fibra.[6]
Bassa Dispersione e Alta Integrità del Segnale
Con un diametro del nucleo di circa 8-10 μm, la luce viaggia in un unico modo, riducendo al minimo la distorsione modale. Sebbene la dispersione cromatica si verifichi ancora, può essere compensata utilizzando tipi di fibra specializzati o il processamento del segnale. Il risultato è un segnale ad alta fedeltà su lunghe distanze.[7]
Scalabilità per le Reti Future
Le fibre monomodali supportano alte frequenze di trasmissione e sono compatibili con le tecnologie ottiche future, rendendole ideali per investimenti infrastrutturali a lungo termine. Sono lo standard nelle reti backbone, metropolitane e di interconnessione nei data center.[6][8]
Immunità alle Interferenze e al Crosstalk
La propagazione confinata della luce all'interno di un singolo modo migliora il rapporto segnale/rumore e riduce la vulnerabilità alle interferenze esterne e al crosstalk, in particolare in ambienti di rete densamente popolati.[5]
Note
modifica- ^ Monomodale, in Dizionario delle scienze fisiche, Roma, Istituto dell'Enciclopedia Italiana, 1996.
- ^ (EN) single-mode optical fiber, su its.bldrdoc.gov, U.S Department of Commerce Boulder Labs, 23 agosto 1996. URL consultato il 30 aprile 2013.
- ^ (EN) TWO REVOLUTIONARY OPTICAL TECHNOLOGIES (PDF), su nobelprize.org, Accademia Reale Svedese delle Scienze, 6 ottobre 2009 (archiviato dall'url originale il 29 settembre 2011).
- ^ (EN) ARC Electronics, Fiber Optic Cable Tutorial, su arcelect.com, 10 gennaio 2007. URL consultato il 30 aprile 2013 (archiviato dall'url originale il 23 ottobre 2018).
- ^ a b (EN) Single Mode Fiber Cable - Stanford Optics, su stanfordoptics.com. URL consultato il 30 maggio 2025.
- ^ a b H.R.D. Sunak, Single-mode fiber measurements, in IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, vol. 37, n. 4, 1988-12, pp. 557–560, DOI:10.1109/19.9812. URL consultato il 30 maggio 2025.
- ^ G. P. Agrawal, Fiber-optic communication systems, collana Wiley series in microwave and optical engineering, Fifth edition, Wiley, 2022, ISBN 978-1-119-73738-4.
- ^ Tompkins, J., Farber, D., Boyer, R., & Esty, S. (n.d.). The role of optical fibre in future network s. Researchgate. accesso May 30, 2025
Bibliografia
modifica- (EN) Govind P. Agrawal, Fiber-Optic Communication Systems, 3ª ed., New York, Wiley-Interscience, 2002, pp. 546, ISBN 0-471-21571-6.
