Modu bakarreko zuntz optiko

Modu bakarreko zuntz optikoa (zuntz optiko monomodal ere esaten zaio) zuntz optiko mota bat da zuntz optiko bidezko komunikazioan argia zuzenean zuntzaren bidez garraiatzeko diseinatua dagoena. Fenomeno honi zeharkako modua deritzo.

Moduak Helmholtz-en ekuazioaren uhinetarako irtenbide posibleak dira. Ekuazio hau Maxwell-en ekuazioak eta muga-baldintzak konbinatzean lortzen da. Modu hauek uhinek espazioan zehar bidaiatzeko modua definitzen dute; hau da, uhinak espazioan nola banatzen diren. Uhinek modu berdina izan dezakete, baina maiztasun ezberdinak. Hau modu bakarreko zuntz optikoen kasua da, non uhinek maiztasun desberdinak izan ditzaketen, baina modu berean, espazioan modu berean banatuta daudela esan nahi du, eta honek argi-sorta bakarra ematen du. Izpiak zuntzaren luzerarekiko paralelo bidaiatzen duen arren, zeharkako modu deritzo, haren oszilazio elektromagnetikoak zuntzaren luzerarekiko perpendikularrak (zeharkakoak) baitira. 2009ko Fisikako Nobel Saria Charles K. Kaok irabazi zuen modu bakarreko zuntz optikoetan egindako lan teorikoagatik. 
 Historia 
1961ean, American Opticalen lan egiten zuen bitartean, Elias Snitzerrek modu bakarreko zuntz optikoen deskribapen teoriko ulergarria argitaratu zuen Journal of the Optical Society of America aldizkarian.

Corning Glass Worksen (gaur egungo Corning Inc.), Robert Maurer, Donald Keck eta Peter Schultz silize urtuarekin hasi ziren. Material hau oso purua fabrika daiteke, baina fusio-puntu altua eta errefrakzio-indize baxua ditu. Produktu zilindriko erdilandu bat egin zuten lurrun faseko material purifikatuak jarriz, dopatzaileen maila kontrolatuak gehituz nukleoaren errefrakzio-indizea estaldurarena baino zerbait handiagoa izan zedin, atenuazioa izugarri handitu gabe. 1970eko irailean, helio-neon linean 633 nm-an 20 dB/km-tik beherako atenuazio batekin modu bakarreko zuntz optikoak egin zituztela adierazi zuten.

 Ezaugarriak 
Modu anitzeko zuntz optikoetan bezala, modu bakarreko zuntz optikoek dispertsio intermodala dute espazio-modu askotan gertatzen dena, baina dispertsio modal estuagoarekin. Hortaz, modu bakarreko zuntz optikoak hobeak dira argiaren pultsu bakoitzeko fideltasuna atxikitzeko modu anitzeko zuntzak baino distantzia handiagoetan zehar. Arrazoi hauengatik, modu bakarreko zuntzek modu anitzeko zuntzek baino banda-zabalera handiagoa izan dezakete. Modu bakarreko zuntzen ekipamendua modu anitzeko zuntzena baino garestiagoa da, baina modu bakarreko zuntz optiko solteak normalean merkeagoak dira. 

Modu bakarreko zuntz optiko baten nukleoaren diametroa  8 µm eta 10,5 µm bitartekoa da. Estalduraren diametroa, berriz, 125 µm-koa da. Modu bakarreko zuntz optiko mota berezi batzuk daude kimikoki edo fisikoki alteratuak izan direnak propietate bereziak emateko, hala nola, dispertsio desplazatua duen zuntza eta dispertsio desplazatua duen zuntza zeroz bestelako desfasea duenak. Abiadura-tasak mugatuta daude polarizazio-moduarengatik eta dispertsio kromatikoarengatik. 2005era arte, posible zen 10 Gbit/s-ko datu-tasak izatea 80 km baino distantzia handiagoetara transmisore-hargailu komertzialki eskuragarriekin (Xenpak). Anplifikadore optikoak erabiliz eta dispertsioa konpentsatzeko gailuak, uhin-luzeraren zatiketa bidezko multiplexazio sistema optikoek milaka kilometro egin ditzakete 10 Gbit/s-tan, eta 40 Gbit/s-ko ehunka kilometro.   

Ordena-muga baxuenak dituen modua intereseko uhin-luzerarako zehazten da, zuntzak ezarritako muga-baldintzetarako Maxwellen ekuazioak ebatziz. Ekuazio horiek nukleoaren diametroaren eta nukleoaren eta estalduraren errefrakzio-indizeen arabera zehazten dira. Ordena-muga baxuenak dituen moduarentzat Maxwellen ekuazioen ebazpenak aukera emango dio zuntzean ortogonalki polarizatutako eremu pare bati, eta hori da telekomunikazio-zuntzen ohiko kasua.   

 Konektoreak 
Zuntz optikoaren konektoreak zuntz optikoak elkartzeko erabiltzen dira. Horretarako, konektatzeko eta deskonektatzeko gaitasuna behar da. Oinarrizko konektore-unitatea konektore-mihiztadura da. Mihiztadura hori egokigailu bat eta bi konektore-entxufe dira. Leunketa sofistikatuaren eta konektore optiko baten fabrikazioan gehitu daitezkeen afinazio-prozeduren arabera, konektoreak, orokorrean, zuntz optikoan mihiztatzen dira hornitzailearen manufaktura-instalazioetan. Hala ere, mihiztadura eta leunketa-operazio eremuan ere egin daitezke, adibidez, konexio gurutzatuko zubi-kableak neurrira egiteko.

Zuntz optikoaren konektoreak telefono-konpainien bulego zentraletan, bezeroen esparruetako instalazioetan eta instalazioetatik kanpoko aplikazioetan erabiltzen dira. Honako erabilera hauek ditu: 

 Bulego zentralean ekipoaren eta telefono-plantaren arteko konexioa egitea.
 Zuntzak urruneko gailu elektronikoetara konektatzea.
 Bulego zentralean konexio gurutzatu optikoak egitea.
 Akoplagailuak, bereizgailuak eta uhin-luzera zatitzeko multiplexadoreak zuntz optikoarekin konektatzea.
 Proba optikoko ekipoa zuntzekin konektatu probarako eta mantentze-lanetarako.
Instalaziotik kanpoko aplikazioek eragin dezakete lur azpiko konektoreak jartzea lurrazpian uholdeak jasan ditzaketen leku itxietan, kanpoko hormetan edo zutoinetan. Leku itxiak hermetikoak izan daitezke, edo "arnasketa librekoak". Leku itxi hermetikoek eragozten dute konektoreak bat-bateko tenperatura-aldaketen eraginpean egotea, baldin eta ez badira urratuak izan. Arnasketa libreko leku itxiek tenperatura- eta hezetasun-aldaketen eraginpean jartzen dituzte, baita bakterioen edo aireko intsektuen kondentsazio eta ekintza biologiko posibleren eraginpean ere. Lurpeko instalazioko konektoreak uretan murgildu daitezke edukiontziak urratuta edo gaizki mihiztatuta badaude.

Zuntz optikoko konektoreentzako azken industria-eskakizunak Telcordia GR-326an daude.

Zuntz anitzeko konektore optikoa zuntzak aldi berean elkartzeko diseinatua da, zuntz bakoitza beste zuntz optiko batekin soilik konektatua izanik.

Definizioaren azken zatia jartzen da ez daitezen nahastu zuntz anitzeko konektoreak eta banantzeko osagaiak, esate baterako, akoplagailuak. Azken hau, zuntz optiko bakarra beste bi edo gehiagorekin elkartzen ditu. Zuntz anitzeko konektore optikoak konexio eta deskonexio azkarrak edo errepikakorrak behar diren lekuetan erabiltzeko diseinatuak dira.

Zuntz anitzeko konektore optikoak kostu baxuko etengailuak egiteko erabili daitezke zuntzezko proba optikoetan erabiltzeko. 

 Etengailu optikoak zuntz moduan 
Etengailu optikoa bi ataka edo gehiago dituen osagaia da, seinale optikoa transmititu, birbideratu edo blokeatu egiten duena aukeratze-moduan transmisio-bidean.

Telcordia GR-1073ren arabera, etengailu optiko bat aukeratu edo egoeren artean aldatzeko eragin daiteke. Eragin seinalea (kontrol-seinale ere esaten zaio), normalean, elektrikoa da, baina printzipioz optikoa edo mekanikoa izan daiteke.   

 Abantailak 

 Atenuazio baxua 
Modu bakarreko zuntz optikoak seinalearen atenuazio oso baxua aurkezten dute, tipikoki 0,2 dB/km inguruan 1550 nm-ra. Honek seinaleen transmisioa uzten du 100 kilometro baino gehiagoko distantziara errepikatzaile elektrikorik erabili gabe, helmen handiko sare eta urpekoentzat egokiak.

 Banda-zabalera eta datu-tasa ahalmen handia 
Bide bakar batetik hedatzen den argiari esker, modu bakarreko zuntz optikoak moduen dispertsioa guztiz saihesten du. Honek oso datu tasa altuak eta teknologia aurreratuak jasaten ditu, adibidez, uhin-luzeraren zatiketa bidezko multiplexazioa (DWDM), zuntzaren azpiegitura eraginkorki erabiliz.

 Dispertsio baxua eta seinalearen integritate handia 
8 μm eta 10 μm inguruko nukleoaren diametro batekin, argia modu bakarrean bidaiatzen du distortsio modala txikiagotuz. Dispertsio kromatikoa gertatu arren, mota ezberdinetako zuntz espezializatuekin edo seinale prozesamenduarekin konpentsa daiteke. Honen emaitza fideltasun handiko seinalea da distantzia luzeetara. 

 Eskalagarritasuna etorkizuneko sareentzat 
Modu bakarreko zuntz optikoak transmisio handiko maiztasunak onartzen dituzte eta etorkizuneko teknologia optikoekin bateragarriak dira. Honek, epe luzetako azpiegituretako inbertsio ezin hobeak egiten ditu. Backbone sareen, metropolitanen eta datu-zentroen interkonexioen estandarrak dira.  

 Immunitatea interferentzia eta diafoniari 
Modu bakarrean konfinatutako argiaren hedapena seinale/zarata ratioa hobetzen du. Kanpo interferentziei eta diafoniari zaurgarritasuna murrizten du, batez ere sare dentsoetako inguruneetan.

 Desabantailak 

 Produkzioa eta zainketa zailagoa da.
 Garestiagoak dira.
 Argia zuntzarekin akoplatzea zaila da.

 Erreferentziak 

 Ikus, gainera 

 Modu anitzeko zuntz optiko

 Kanpo estekak 

 Fibra monomodo OS1 VS OS2: ¿Cuál es la diferencia?
 Optics: Single mode fiber | MIT Video Demonstrations in Lasers and Optics
 Optics: Multi-mode fiber | MIT Video Demonstrations in Lasers and Optics

Kategoria: Zuntz optiko
Kategoria:Telekomunikazioak
Kategoria:Telekomunikazio ingeniaritza
Kategoria:Ameriketako Estatu Batuetako asmakizunak
Kategoria:Telekomunikazioetako ekipamendua