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 collimatrice raddrizzatrice; il raggio quindi viaggia lungo uno stretto canale ottico per la trasmissione del segnale digitale a lunga distanza. Tipicamente realizzate in vetro, queste fibre offrono larghezze di banda maggiori 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 superiori di circa 1,300 o 1,550 nanometri (nm). Con una rifrazione dell’indice inferiore rispetto alle fibre multimodali, l’intensa luce laser viaggia parallelamente all’asse della fibra, riducendo al minimo le dispersioni di impulsi e altre degradazioni del segnale che si verificano nelle onde intrecciate della fibra multimodale. Queste fibre monomodali più costose soddisfano le esigenze a lunga distanza nelle telecomunicazioni e nelle reti televisive via cavo.
Un laser inietta nel cavo in fibra ottica monomodale ad alta larghezza di banda una 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 in base a lunghezze d’onda diverse per aumentare la velocità di trasmissione. Ciò migliora notevolmente la velocità di trasmissione della fibra monomodale su fibra multimodale, fino a 50 volte la distanza potenziale.
La singola onda luminosa nel nucleo più stretto elimina virtualmente le distorsioni dovute a interferenze o perdite di luce. Questo genera le più alte velocità di trasmissione dal trasmettitore al ricevitore di qualsiasi fibra. Funziona indipendentemente dalle interferenze elettromagnetiche (EMI) e impedisce le intercettazioni eliminando la dispersione del segnale. Le lunghezze d’onda della luce 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, scappare 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 rifrangere, riflettere o disperdere come calore all’interno della guida d’onda. Non ha nessun altro posto dove andare, tranne se incontra difetti di fabbricazione assorbenti o errori di installazione o connessione.
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, riconvertendole in segnali elettronici di computer come dati digitali e informazioni audio/video. È come leggere un intero set di 24 volumi di enciclopedie 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 di passo in modalità singola (SM). Ciò significa che vengono selezionati solo fasci di luce diritti per la trasmissione in modalità singola; non si mescolano o rimbalzano a velocità diverse nelle propagazioni di onde multimodali, come attraverso i nuclei più larghi delle fibre multimodali.
Diversi tipi di cavo in fibra ottica monomodale includono fibra tagliata o con spostamento della dispersione, fibra con spostamento della dispersione diverso da zero, fibra con picco d’acqua basso e altri. Conosciuta anche come fibra monomodale o unimodale, viene utilizzata principalmente per reti geografiche (WAN); 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.