Fibra monomodale e multimodale: in cosa differiscono e quali connettori richiedono

Il sistema di trasmissione tramite cavo in fibra ottica si è ormai affermato come quello di riferimento nelle situazioni che richiedono elevata larghezza di banda, alta velocità, trasmissione dati a lunga distanza e immunità all’interferenza elettrica ed elettromagnetica.

Tutti i cavi in fibra ottica sono dimensionati in base al diametro esterno del nucleo, misurato in micron (µm), e si suddividono nelle due tipologie monomodale (SM) e multimodale (MM).

Cavi in fibra monomodale e multimodale

Le elevate dimensioni del nucleo dei cavi in fibra multimodale consentono la trasmissione contemporanea di molteplici segnali (modi) luminosi ovvero di trasmettere più tipologie di dati.

Sono disponibili 5 versioni di cavo multimodale (OM1, 2, 3, 4, 5) differenziate in base al diametro del nucleo, che può essere di 50 o 62,5 micron, e all’ottimizzazione per una sorgente a LED oppure laser (di tipo VSCEL).
Tutte le versioni hanno il medesimo diametro esterno del rivestimento (125 micron).

Le 5 versioni presentano, inoltre differenti colori della guaina esterna che ne facilitano il riconoscimento.

Sebbene i cavi da 50 e 62,5 micron possano essere utilizzati nelle medesime modalità (soprattutto con lunghezza d’onda da 850 nm), la versione da 50 micron supporta maggiori distanze di collegamento con velocità più elevate e ha ormai soppiantato quella a 62,5 micron.

Il cavo monomodale dispone di un nucleo in vetro con diametro compreso tra 8 e 10 micron ovvero molto più piccolo del cavo multimodale. Prevede la trasmissione di luce a un’unica lunghezza d’onda (modo singolo) e questo implica l’assenza di interferenze o sovrapposizioni tra le diverse lunghezze d’onda.

Il cavo monomodale è quasi sempre giallo, quindi facilmente identificabile.

Le principali differenze e ambiti di utilizzo

Le velocità di gruppo dei differenti modi di propagazione della luce in una fibra multimodale sono generalmente diverse, con conseguenti ritardi di gruppo che dipendono dalla lunghezza del cavo.

Questo fenomeno, detto di dispersione intermodale (DMD), è un fattore limitante per la larghezza di banda nelle comunicazioni in fibra ottica con fibre multimodali. Di contro, questo tipo di fibra presenta perdite di potenza del segnale molto ridotte.

Queste caratteristiche rendono la fibra multimodale particolarmente adatta ad applicazioni locali per la realizzazione di backbone di tipo campus, per collegamenti orizzontali e comunicazione intra-edificio e tra siti con distanze ridotte, tipicamente fino a 2 km.

La fibra monomodale ha una larghezza di banda significativamente maggiore rispetto alla fibra multimodale, perché l’invio di luce in modalità singola annulla il ritardo in modalità differenziale (DMD), che è il principale fattore di limitazione della larghezza di banda del multimodale.

Il cavo monomodale supporta connessioni su una distanza molto maggiore rispetto al cavo multimodale arrivando fino a 40 Km; di conseguenza, viene spesso utilizzato in applicazioni ad alta larghezza di banda e in connessioni di rete a lungo raggio distribuite su aree estese, come la televisione via cavo e la realizzazione di backbone.

I cavi multimodali e monomodali hanno costi confrontabili, ma i sistemi in fibra multimodale sono più economici di quelli monomodale e più facilmente installabili.

I connettori per i cavi in fibra ottica SM e MM

I cavi in fibra sono soggetti a perdita di potenza del segnale sia sulla fibra sia nelle connessioni (tipicamente comprese tra 0,1 e 1 dB). Ogni volta che una fibra deve essere terminata con un connettore l’obiettivo è, pertanto, quello di produrre un’estremità perfettamente accoppiata al dispositivo ottico ricevente.

Per ottimizzare la connessione sono stati sviluppati molteplici tipi di connettore.

Il tipo di connettore più usato con cavi sia SM sia MM e il tipo SC è caratterizzato da alta affidabilità, elevata resistenza, basso costo.

Un altro tipo di connettore economico adatto per fibre monomodali e multimodali è il tipo LC, di dimensioni più ridotte rispetto ai connettori SC, che ne fanno una scelta preferenziale nelle situazioni ad alta densità di collegamenti.

Nei data center ad alta densità di connessione, sia di tipo monomodale sia multimodale, sono molto utilizzati anche i connettori miniaturizzati di tipo MU.

I connettori FC sono utilizzati soprattutto con fibra monomodale e preferibilmente in applicazioni che richiedono elevata affidabilità, grazie alla presenza di una ferula ceramica che rende l’accoppiamento molto stabile e riduce la perdita ottica.

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