Una "modalità" è un raggio di luce che entra nella fibra a una specifica velocità angolare. La fibra multimodale consente a più fasci di luce di propagarsi simultaneamente nella fibra, con conseguente dispersione di modalità (poiché ogni "modalità" di luce entra nella fibra con un angolo diverso, arrivano all'altra estremità in momenti diversi, una caratteristica chiamata modalità dispersione.) La tecnica di dispersione della modalità limita la larghezza di banda e la distanza della fibra multimodale, risultando in un nucleo spesso, bassa velocità di trasmissione, breve distanza di trasmissione e scarse prestazioni di trasmissione complessive. Tuttavia, la fibra multimodale ha il vantaggio di un costo relativamente basso ed è comunemente utilizzata in edifici o ambienti geograficamente adiacenti. La fibra monomodale consente la propagazione di un solo raggio di luce, quindi non presenta caratteristiche di dispersione modale. Di conseguenza, la fibra monomodale presenta un nucleo corrispondentemente sottile, un'ampia larghezza di banda di trasmissione, un'elevata capacità e una lunga distanza di trasmissione, ma è più costosa a causa della necessità di una sorgente laser.
Fibra monomodale
La fibra monomodale ha un solo trefolo (due trefoli nella maggior parte delle applicazioni) di fibra di vetro con un diametro del nucleo compreso tra 8.3 μm e 10 μm. A causa del diametro del nucleo relativamente stretto, la fibra monomodale può trasmettere solo segnali ottici con lunghezze d'onda di 1310 nm o 1550 nm, il che rende relativamente difficile l'accoppiamento con dispositivi ottici. La larghezza di banda della fibra monomodale è superiore a quella della fibra multimodale, ma allo stesso tempo ciò pone anche requisiti elevati in termini di larghezza spettrale e stabilità della sorgente luminosa. In altre parole, l'ampiezza spettrale dovrebbe essere stretta e la stabilità dovrebbe essere buona.
Grazie alla sua bassa dispersione e alla trasmissione di una sola modalità di luce, la fibra monomodale può ottenere una trasmissione ad alta capacità ea lunga distanza. Nelle reti da 100 Mbps Ethernet a 1 G Gigabit, la fibra monomodale può supportare distanze di trasmissione superiori a 5000 m. Poiché il diametro del nucleo della fibra monomodale è troppo piccolo, è difficile controllare la trasmissione del raggio, quindi richiede un laser estremamente costoso come sorgente luminosa. Inoltre, con la sua velocità di trasmissione più elevata rispetto alla fibra multimodale e la distanza di trasmissione almeno 50 volte maggiore di quella della fibra multimodale, il costo della fibra monomodale è superiore a quello della fibra multimodale.
Per i moduli ottici monomodali, LD (diodo laser) o LED (diodo a emissione di luce) con linee spettrali più strette vengono generalmente utilizzati come sorgente luminosa e i componenti di accoppiamento sono dimensionati per adattarsi alla fibra monomodale per ottenere l'alta velocità trasmissione.
Rispetto alle fibre multimodali, le fibre monomodali hanno un diametro del nucleo molto più piccolo. La combinazione del piccolo diametro del nucleo e della trasmissione monomodale consente la trasmissione di segnali ottici in fibre monomodali senza distorsioni dovute alla sovrapposizione di impulsi ottici. Tra tutti i tipi di fibra, la fibra monomodale ha il tasso di attenuazione del segnale più basso e la velocità di trasmissione più elevata.
La fibra monomodale viene utilizzata principalmente in WDM (Wave-Division-Multiplexing) e altre applicazioni di trasmissione dati multifrequenza, in cui i segnali ottici multiplexati possono essere trasmessi utilizzando solo una fibra monomodale.
Fibra multimodale
La fibra multimodale è un altro tipo di fibra comune con un diametro del nucleo compreso tra 50 μm e 100 μm e una lunghezza d'onda operativa di 850 nm o 1310 nm. È relativamente facile accoppiarsi con dispositivi ottici. La fibra multimodale può trasmettere più modalità a una data lunghezza d'onda operativa.
Rispetto al doppino intrecciato, la fibra multimodale può supportare distanze di trasmissione maggiori, fino a 2000 metri in Ethernet a 10 Mbps e 100 Mbps. Le comuni fibre multimodali sono disponibili con diametri del nucleo di 50 μm, 62.5 μm e 100 μm.
A causa della trasmissione fino a centinaia di modalità nella fibra multimodale, le costanti di propagazione e le velocità di gruppo di ciascuna modalità variano, rendendo la larghezza di banda ridotta della fibra, grande dispersione e perdita nella fibra. Questa limitazione limita la frequenza del segnale digitale trasmesso, quindi è adatto solo per sistemi di comunicazione in fibra ottica a breve e media distanza e di piccola capacità, generalmente limitati a distanze di trasmissione di pochi chilometri.
A differenza dei moduli ottici monomodali, i moduli ottici multimodali generalmente utilizzano LED meno costosi come sorgente luminosa e i componenti di accoppiamento sono per lo più dimensionati per adattarsi alla fibra multimodale per ottenere l'effetto di trasmissione ottimale.
Rispetto alla fibra monomodale, la fibra multimodale è meno costosa. Sulla base di esigenze pratiche, la maggior parte della fibra utilizzata oggi nella maggior parte delle LAN è fibra multimodale.
Differenza tra fibra monomodale e fibra multimodale
1. La fibra monomodale supporta i ricetrasmettitori a fibra singola, che vengono implementati utilizzando lunghezze d'onda di 1500 nm per la trasmissione e lunghezze d'onda di 1300 nm per la ricezione a un'estremità e l'opposto all'altra estremità, utilizzando lunghezze d'onda di 1500 nm per la ricezione e lunghezze d'onda di 1300 nm per la trasmissione. Alcune persone si riferiscono a questo come duplex. In effetti, non è del tutto esatto dirlo, dovrebbe essere chiamato multiplexing. La fibra multimodale supporta solo i ricetrasmettitori a doppia fibra perché la multimodalità utilizza la rifrazione per la trasmissione e non può ottenere l'invio di due lunghezze d'onda in direzioni diverse sulla fibra. È possibile utilizzare solo una lunghezza d'onda e non può essere multiplexata.
2. Il diametro del nucleo della fibra monomodale è piccolo (circa 10 mm), consentendo solo una trasmissione di modalità, con piccola dispersione, e funziona a lunghezze d'onda lunghe (1310 nm e 1550 nm). L'accoppiamento con dispositivi ottici è relativamente difficile. D'altra parte, la fibra multimodale ha un diametro del nucleo maggiore (62.5 mm o 50 m·m), consentendo la trasmissione di centinaia di modalità, con una dispersione maggiore e funziona a 850 nm o 1310 nm. L'accoppiamento con dispositivi ottici è relativamente facile.
3. Il logo per la fibra multimodale è "MMF", mentre il logo per la fibra monomodale è "SMF". Quando si collega la fibra a un dispositivo e si esamina l'interno, se c'è luce, significa fibra multimodale, e se non c'è luce, indica fibra monomodale (il principio della fibra monomodale è usare il laser come sorgente luminosa, mentre la fibra multimodale utilizza due tubi eccitati come sorgente luminosa).
Scegliere la fibra monomodale o multimodale?
Nelle applicazioni di sicurezza, il fattore decisivo più comune per la scelta tra fibra multimodale o monomodale è la distanza. Se la distanza è solo di pochi chilometri, è preferibile la fibra multimodale. Questo perché i trasmettitori/ricevitori LED sono molto più economici del laser necessario per la fibra monomodale. Se la distanza supera le 5 miglia, la fibra monomodale è la scelta migliore. Un altro problema da considerare è la larghezza di banda. Se le applicazioni future potrebbero includere la trasmissione di segnali di dati a larghezza di banda elevata, la fibra monomodale sarebbe la scelta ottimale.
Sommario
La fibra monomodale è adatta per la trasmissione a lunga distanza, ma ha un costo maggiore. La fibra multimodale, invece, è adatta per la trasmissione a breve distanza ed è più conveniente. Quando si scelgono i cavi patch in fibra ottica, è importante non scegliere alla cieca. Prima di tutto, dovresti essere chiaro sulle tue esigenze specifiche, incluso il tipo di sistema di cablaggio che stai utilizzando e la distanza che devi trasmettere. Sulla base di questi fattori, puoi scegliere il cavo patch in fibra ottica appropriato che meglio si adatta alle tue esigenze.
