Avant-propos : La fibre de communication est divisée en fibre monomode et fibre multimode en fonction du nombre de modes de transmission sous sa longueur d'onde d'application. En raison du grand diamètre de noyau de la fibre multimode, elle peut être utilisée avec des sources lumineuses à faible coût. Par conséquent, il a un large éventail d'applications dans les scénarios de transmission à courte distance, tels que les centres de données et les réseaux locaux. Avec le développement rapide de la construction de centres de données ces dernières années, la fibre multimode, qui est le courant dominant des centres de données et des zones locales applications réseau, a également inauguré le printemps, suscitant une inquiétude généralisée.Aujourd'hui, parlons du développement de la fibre multimode.
Selon la spécification standard ISO/IEC 11801, la fibre multimode est divisée en cinq grandes catégories : OM1, OM2, OM3, OM4 et OM5. Sa correspondance avec la norme IEC 60792-2-10 est présentée dans le tableau 1. Parmi eux OM1, OM2 fait référence à la fibre multimode traditionnelle 62,5/125 mm et 50/125 mm. OM3, OM4 et OM5 font référence à la nouvelle fibre multimode 50/125 mm 10 Gigabit.
D'abord:la fibre multimode traditionnelle
Le développement de la fibre multimode a débuté dans les années 1970 et 1980. Les premières fibres multimodes comprenaient de nombreuses tailles, et quatre types de tailles inclus dans les normes de la Commission électrotechnique internationale (CEI) en comprenaient quatre. Le diamètre de la gaine du cœur est divisé en 50/125 μm, 62,5/125 μm, 85/125 μm et 100/ 140 μm. En raison de la grande taille de la gaine du noyau, le coût de fabrication est élevé, la résistance à la flexion est faible, le nombre de modes de transmission est augmenté et la bande passante est réduite. Par conséquent, le type de grande taille de gaine de noyau est progressivement éliminé et deux tailles principales de gaine de noyau sont progressivement formées. Ils mesurent respectivement 50/125 μm et 62,5/125 μm.
Dans les premiers réseaux locaux, afin de réduire autant que possible le coût du système du réseau local, une LED à faible coût était généralement utilisée comme source de lumière. En raison de la faible puissance de sortie des LED, l'angle de divergence est relativement grand. . Cependant, le diamètre du noyau et l'ouverture numérique de la fibre multimode 50/125 mm sont relativement petits, ce qui ne favorise pas un couplage efficace avec les LED. Quant à la fibre multimode 62,5/125 mm avec un grand diamètre de noyau et une ouverture numérique, une plus grande puissance optique peut être couplée à la liaison optique. Par conséquent, la fibre multimode 50/125 mm n'était pas aussi largement utilisée que la fibre multimode 62,5/125 mm avant le milieu des années 1990.
Avec l'augmentation continue du débit de transmission LAN, depuis la fin du 20ème siècle, le LAN s'est développé au-dessus du débit lGb/s. La bande passante de la fibre multimode 62,5/125 μm avec LED comme source de lumière n'est que progressivement incapable de répondre aux exigences. En revanche, la fibre multimode 50/125 mm a une ouverture numérique et un diamètre de noyau plus petits, et moins de modes de conduction. Par conséquent, le mode la dispersion de la fibre multimode est efficacement réduite et la bande passante est considérablement augmentée. En raison du petit diamètre du noyau, le coût de production de la fibre multimode 50/125 mm est également inférieur, elle est donc à nouveau largement utilisée.
La norme Gigabit Ethernet IEEE 802.3z spécifie que les fibres multimodes 50/125 mm et multimodes 62,5/125 mm peuvent être utilisées comme supports de transmission pour Gigabit Ethernet. Toutefois, pour les nouveaux réseaux, la fibre multimode 50/125 mm est généralement privilégiée.
Deuxième:fibre multimode optimisée pour le laser
Avec le développement de la technologie, le VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) de 850 nm est apparu. Les lasers VCSEL sont largement utilisés car ils sont moins chers que les lasers à longue longueur d'onde et peuvent augmenter la vitesse du réseau. Les lasers VCSEL sont largement utilisés car ils sont moins chers que les lasers à longue longueur d'onde. lasers à longueur d'onde et peuvent augmenter la vitesse du réseau. En raison de la différence entre les deux types de dispositifs électroluminescents, la fibre elle-même doit être modifiée pour s'adapter aux changements de la source lumineuse.
Pour les besoins des lasers VCSEL, l'Organisation internationale de normalisation/Commission électrotechnique internationale (ISO/IEC) et la Telecommunications Industry Alliance (TIA) ont rédigé conjointement une nouvelle norme pour la fibre multimode avec un noyau de 50 mm. L'ISO/IEC classe une nouvelle génération de fibre multimode dans la catégorie OM3 (norme CEI A1a.2) dans sa nouvelle qualité de fibre multimode, qui est une fibre multimode optimisée pour le laser.
La fibre OM4 suivante est en fait une version améliorée de la fibre multimode OM3. Par rapport à la fibre OM3, la norme OM4 améliore uniquement l'indice de bande passante de la fibre. Autrement dit, la norme de fibre OM4 a amélioré la bande passante en mode effectif (EMB) et la bande passante d'injection complète. (OFL) à 850 nm par rapport à la fibre OM3. Comme le montre le tableau 2 ci-dessous.
Il existe de nombreux modes de transmission dans la fibre multimode, et le problème de la résistance à la flexion de la fibre se pose également. Lorsque la fibre est pliée, le mode d'ordre élevé fuit facilement, entraînant une perte de signal, c'est-à-dire une perte de courbure de la fibre. Avec le nombre croissant de scénarios d'application en intérieur, le câblage de la fibre multimode dans un environnement étroit a mis présenter des exigences plus élevées pour sa résistance à la flexion.
Contrairement au simple profil d'indice de réfraction d'une fibre monomode, le profil d'indice de réfraction d'une fibre multimode est très complexe, nécessitant un processus de conception et de fabrication de profil d'indice de réfraction extrêmement fin. Dans les quatre principaux processus de préfabrication actuels du courant international, le la préparation la plus précise de la fibre multimode est le procédé de dépôt chimique par temps plasmatique (PCVD), représenté par la société Changfei. Ce procédé diffère des autres procédés en ce sens qu'il comporte une couche de dépôt de plusieurs milliers de couches et une épaisseur d'environ 1 micron seulement par couche pendant dépôt, permettant un contrôle ultra-fin de la courbe d'indice de réfraction pour atteindre une bande passante élevée.
En optimisant le profil d'indice de réfraction de la fibre multimode, la fibre multimode insensible à la flexion présente une amélioration significative de la résistance à la flexion, comme le montre la figure 1 ci-dessous.
Fig.1 Comparaison des performances de macrocourbure entre une fibre multimode résistante à la flexion et une fibre multimode conventionnelle
Troisième:la nouvelle fibre multimode (OM5)
La fibre OM3 et la fibre OM4 sont des fibres multimodes principalement utilisées dans la bande 850 nm. À mesure que le taux de transmission continue d'augmenter, seule une conception de bande monocanal entraînera des coûts de câblage de plus en plus intensifs, et les coûts de gestion et de maintenance associés augmenteront en conséquence. Par conséquent, les techniciens tentent d'introduire le concept de multiplexage par répartition en longueur d'onde dans le système de transmission multimode. Si plusieurs longueurs d'onde peuvent être transmises sur une seule fibre, le nombre correspondant de fibres parallèles ainsi que les coûts de pose et de maintenance peuvent être considérablement réduits. Dans ce contexte, la fibre OM5 a vu le jour.
La fibre multimode OM5 est basée sur la fibre OM4, qui élargit le canal à large bande passante et prend en charge les applications de transmission de 850 nm à 950 nm. Les applications principales actuelles sont les conceptions SWDM4 et SR4.2. SWDM4 est un multiplexage par répartition en longueur d'onde de quatre ondes courtes, respectivement de 850 nm, 880 nm, 910 nm et 940 nm. De cette manière, une fibre optique peut prendre en charge les services des quatre fibres optiques parallèles précédentes. SR4.2 est un multiplexage par répartition en deux longueurs d'onde, principalement utilisé pour la technologie bidirectionnelle à fibre unique. L'OM5 peut être associé à des lasers VCSEL à faible performance et à faible coût pour mieux répondre aux communications à courte distance telles que les centres de données. Le tableau 3 ci-dessous est une comparaison des principales spécifications de bande passante pour les fibres OM4 et OM5.
À l'heure actuelle, la fibre OM5 a été utilisée comme un nouveau type de fibre multimode haut de gamme. L'une des analyses de rentabilisation les plus importantes est l'analyse de rentabilisation OM5 du principal centre de données de Changfei et de China Railways Corporation. Le centre de données vise les avantages d'application de Fibre OM5 dans le système de division de longueur d'onde de SR4.2. Il atteint la capacité de communication maximale au coût le plus bas et se prépare à de nouvelles mises à niveau dans le futur. Le futur débit sera porté à 100Gb/s voire 400Gb. /s, ou applications à large bande, ne peuvent plus remplacer la fibre optique, ce qui réduit considérablement les coûts de mise à niveau future.
Résumé : Alors que la demande d'applications continue d'augmenter, la fibre multimode évolue vers une faible perte de courbure, une bande passante élevée et un multiplexage multi-longueurs d'onde. Parmi elles, l'application la plus potentielle est la fibre OM5, qui présente les performances optimales de la fibre multimode actuelle, et fournit une solution de fibre puissante pour les systèmes multi-longueurs d'onde de 100 Gb/s et 400 Gb/s à l'avenir. De plus, afin de répondre aux exigences de communication de centre de données à haut débit, à large bande passante et à faible coût, le nouveau multimode des fibres, telles que des fibres monomodes à usage général, sont également en cours de développement. À l'avenir, Changfei lancera davantage de nouvelles solutions de fibres multimodes avec ses pairs du secteur, apportant de nouvelles percées et une réduction des coûts pour les centres de données et les interconnexions par fibre optique.