Pròleg: la fibra de comunicació es divideix en fibra monomode i fibra multimode segons el nombre de modes de transmissió sota la seva longitud d'ona d'aplicació. A causa del gran diàmetre del nucli de la fibra multimode, es pot utilitzar amb fonts de llum de baix cost. Per tant, té una àmplia gamma d'aplicacions en escenaris de transmissió a curta distància, com ara centres de dades i xarxes d'àrea local. Amb el ràpid desenvolupament de la construcció de centres de dades en els darrers anys, la fibra multimode, que és el corrent principal del centre de dades i l'àrea local aplicacions de xarxa, també ha inaugurat la primavera, causant una preocupació generalitzada.Avui, parlem del desenvolupament de la fibra multimode.
Segons l'especificació estàndard ISO/IEC 11801, la fibra multimode es divideix en cinc categories principals: OM1, OM2, OM3, OM4 i OM5. La seva correspondència amb IEC 60792-2-10 es mostra a la taula 1. Entre elles OM1, OM2 es refereix a la fibra multimode tradicional de 62,5/125 mm i 50/125 mm. OM3, OM4 i OM5 es refereixen a la nova fibra multimode de 50/125 mm 10 Gigabit.
Primer:la fibra multimode tradicional
El desenvolupament de la fibra multimode va començar a les dècades de 1970 i 1980. Les primeres fibres multimode incloïen moltes mides, i quatre tipus de mides inclosos a les normes de la Comissió Electrotècnica Internacional (IEC) n'incloïen quatre. El diàmetre del revestiment del nucli es divideix en 50/125 μm, 62,5/125 μm, 85/125 μm i 100/ 140 μm. A causa de la gran mida del revestiment del nucli, el cost de fabricació és elevat, la resistència a la flexió és baixa, el nombre de modes de transmissió augmenta i l'ample de banda es redueix. Per tant, el tipus de mida de revestiment de nucli gran s'elimina gradualment i es formen gradualment dues mides de revestiment de nucli principals. Són 50/125 μm i 62,5/125 μm, respectivament.
A les primeres xarxes d'àrea local, per tal de reduir el cost del sistema de la xarxa d'àrea local al màxim, s'utilitzava generalment un LED de baix cost com a font de llum. A causa de la baixa potència de sortida del LED, l'angle de divergència és relativament gran . Tanmateix, el diàmetre del nucli i l'obertura numèrica de la fibra multimode de 50/125 mm són relativament reduïts, cosa que no afavoreix un acoblament eficient amb LED. Pel que fa a la fibra multimode de 62,5/125 mm amb gran diàmetre del nucli i obertura numèrica, es pot acoblar més potència òptica a l'enllaç òptic. Per tant, la fibra multimode de 50/125 mm no era tan àmpliament utilitzada com la fibra multimode de 62,5/125 mm abans del mitjans de la dècada de 1990.
Amb l'augment continu de la velocitat de transmissió de la LAN, des de finals del segle XX, la LAN s'ha desenvolupat per sobre de la taxa de lGb/s. L'amplada de banda de la fibra multimode de 62,5/125 μm amb LED com a font de llum només no pot complir els requisits. En canvi, la fibra multimode de 50/125 mm té una obertura numèrica i un diàmetre del nucli més reduïts i menys modes de conducció. Per tant, el mode La dispersió de la fibra multimode es redueix eficaçment i l'ample de banda augmenta significativament. A causa del petit diàmetre del nucli, el cost de producció de la fibra multimode de 50/125 mm també és més baix, de manera que es torna a utilitzar àmpliament.
L'estàndard IEEE 802.3z Gigabit Ethernet especifica que es poden utilitzar fibres multimode de 50/125 mm i multimode de 62,5/125 mm com a mitjà de transmissió per a Gigabit Ethernet. Tanmateix, per a xarxes noves, generalment es prefereix la fibra multimode de 50/125 mm.
Segon:fibra multimode optimitzada per làser
Amb el desenvolupament de la tecnologia, va aparèixer el làser d'emissió de superfície de cavitat vertical (VCSEL) de 850 nm. Els làsers VCSEL s'utilitzen àmpliament perquè són més barats que els làsers de longitud d'ona llarga i poden augmentar la velocitat de la xarxa. Els làsers VCSEL s'utilitzen àmpliament perquè són més barats que els làsers llargs. làsers de longitud d'ona i pot augmentar la velocitat de la xarxa. A causa de la diferència entre els dos tipus de dispositius emissors de llum, la fibra en si s'ha de modificar per adaptar-se als canvis en la font de llum.
Per a les necessitats dels làsers VCSEL, l'Organització Internacional per a la Normalització/Comissió Electrotècnica Internacional (ISO/IEC) i la Telecommunications Industry Alliance (TIA) han elaborat conjuntament un nou estàndard per a fibra multimode amb un nucli de 50 mm. ISO/IEC classifica una nova generació de fibra multimode a la categoria OM3 (estàndard IEC A1a.2) en el seu nou grau de fibra multimode, que és una fibra multimode optimitzada per làser.
La fibra OM4 posterior és en realitat una versió actualitzada de la fibra multimode OM3. En comparació amb la fibra OM3, l'estàndard OM4 només millora l'índex d'ample de banda de fibra. És a dir, l'estàndard de fibra OM4 ha millorat l'amplada de banda del mode efectiu (EMB) i l'amplada de banda d'injecció completa. (OFL) a 850 nm en comparació amb la fibra OM3. Com es mostra a la taula 2 següent.
Hi ha molts modes de transmissió a la fibra multimode i també es produeix el problema de la resistència a la flexió de la fibra. Quan la fibra es doblega, el mode d'ordre alt es filtra fàcilment, donant lloc a una pèrdua de senyal, és a dir, una pèrdua de flexió de la fibra. Amb el nombre creixent d'escenaris d'aplicació interior, el cablejat de la fibra multimode en un entorn estret ha posat avançar requisits més elevats per a la seva resistència a la flexió.
A diferència del simple perfil d'índex de refracció d'una fibra monomode, el perfil d'índex de refracció d'una fibra multimode és molt complex, i requereix un procés de disseny i fabricació de perfils d'índex de refracció extremadament fi. La preparació més precisa de la fibra multimode és el procés de deposició de temps químic per plasma (PCVD), representat per Changfei Company. Aquest procés es diferencia d'altres processos perquè té una capa de deposició de diversos milers de capes i un gruix de només 1 micra per capa durant deposició, que permet un control de la corba d'índex de refracció ultrafina per aconseguir un ample de banda elevat.
En optimitzar el perfil de l'índex de refracció de la fibra multimode, la fibra multimode insensible a la flexió té una millora significativa en la resistència a la flexió, tal com es mostra a la figura 1 següent.
Fig.1 Comparació del rendiment de macroflexió entre la fibra multimode resistent a la flexió i la fibra multimode convencional
Tercer:la nova fibra multimode (OM5)
La fibra OM3 i la fibra OM4 són fibres multimode que s'utilitzen principalment a la banda de 850 nm. A mesura que la velocitat de transmissió continua augmentant, només un disseny de banda d'un sol canal comportarà costos de cablejat cada vegada més intensos, i els costos de gestió i manteniment associats augmentaran en conseqüència. .Per tant, els tècnics intenten introduir el concepte de multiplexació per divisió de longitud d'ona al sistema de transmissió multimode. Si es poden transmetre diverses longituds d'ona en una fibra, el nombre corresponent de fibra paral·lela i el cost de col·locació i manteniment es poden reduir considerablement. En aquest context, va néixer la fibra OM5.
La fibra multimode OM5 es basa en la fibra OM4, que amplia el canal d'ample de banda elevat i admet aplicacions de transmissió de 850 nm a 950 nm. Les aplicacions principals actuals són els dissenys SWDM4 i SR4.2. SWDM4 és una multiplexació per divisió de longitud d'ona de quatre ones curtes, que són 850 nm, 880 nm, 910 nm i 940 nm, respectivament. D'aquesta manera, una fibra òptica pot suportar els serveis de les quatre fibres òptiques paral·leles anteriors. SR4.2 és una multiplexació de divisió de dues longituds d'ona, que s'utilitza principalment per a la tecnologia bidireccional d'una sola fibra. L'OM5 es pot combinar amb làsers VCSEL amb baix rendiment i baix cost per satisfer millor la comunicació a curta distància com els centres de dades. La taula 3 a continuació és una comparació de les principals especificacions d'amplada de banda per a fibres OM4 i OM5.
Actualment, la fibra OM5 s'ha utilitzat com un nou tipus de fibra multimode de gamma alta. Un dels casos comercials més grans és el cas comercial OM5 del centre de dades principal de Changfei i China Railways Corporation. El centre de dades té com a objectiu els avantatges de l'aplicació de Fibra OM5 al sistema de divisió de longitud d'ona de SR4.2. Aconsegueix la màxima capacitat de comunicació al menor cost i es prepara per a una taxa d'actualització addicional en el futur. La tarifa futura augmentarà a 100 Gb/s o fins i tot a 400 Gb. /s, o aplicacions de banda ampla, ja no poden substituir la fibra, la qual cosa redueix significativament els costos d'actualització futurs.
Resum: a mesura que la demanda d'aplicacions continua augmentant, la fibra multimode s'està movent cap a una baixa pèrdua de flexió, un gran ample de banda i una multiplexació de diverses longituds d'ona. Entre elles, l'aplicació més potencial és la fibra OM5, que té el rendiment òptim de la fibra multimode actual. i proporciona una potent solució de fibra per a sistemes de longitud d'ona múltiple de 100 Gb/s i 400 Gb/s en el futur. A més, per tal de satisfer els requisits de comunicació de centre de dades d'alta velocitat, ample de banda i baix cost, nou multimode També s'estan desenvolupant fibres, com ara fibres d'ús general multimode únic. En el futur, Changfei llançarà més noves solucions de fibra multimode amb companys de la indústria, aportant nous avenços i reduir costos als centres de dades i a les interconnexions de fibra òptica.