Prólogo: a fibra de comunicación divídese en fibra monomodo e fibra multimodo segundo o número de modos de transmisión baixo a súa lonxitude de onda de aplicación. Debido ao gran diámetro do núcleo da fibra multimodo, pódese usar con fontes de luz de baixo custo. Polo tanto, ten unha ampla gama de aplicacións en escenarios de transmisión a curta distancia, como centros de datos e redes de área local. Co rápido desenvolvemento da construción de centros de datos nos últimos anos, a fibra multimodo, que é a corrente principal do centro de datos e da área local. aplicacións de rede, tamén iniciou a primavera, causando unha preocupación xeneralizada.Hoxe, imos falar sobre o desenvolvemento da fibra multimodo.
Segundo a especificación estándar ISO/IEC 11801, a fibra multimodo divídese en cinco categorías principais: OM1, OM2, OM3, OM4 e OM5. A súa correspondencia coa IEC 60792-2-10 móstrase na táboa 1. Entre elas OM1, OM2 refírese á fibra multimodo tradicional de 62,5/125 mm e 50/125 mm. OM3, OM4 e OM5 fan referencia á nova fibra multimodo 50/125 mm 10 Gigabit.
Primeiro:a tradicional fibra multimodo
O desenvolvemento da fibra multimodo comezou nos anos 1970 e 1980. As primeiras fibras multimodo incluían moitos tamaños, e catro tipos de tamaños incluídos nos estándares da Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) incluían catro. O diámetro do revestimento do núcleo divídese en 50/125 μm, 62,5/125 μm, 85/125 μm e 100/ 140 μm.Debido ao gran tamaño do revestimento do núcleo, o custo de fabricación é alto, a resistencia á flexión é pobre, o número de modos de transmisión aumenta e o ancho de banda redúcese. Polo tanto, o tipo de tamaño de revestimento de núcleo grande elimínase gradualmente e fórmanse gradualmente dous tamaños de revestimento de núcleo principal. Son 50/125 μm e 62,5/125 μm, respectivamente.
Na primeira rede de área local, para reducir o custo do sistema da rede de área local na medida do posible, adoitaba utilizarse un LED de baixo custo como fonte de luz. Debido á baixa potencia de saída do LED, o ángulo de diverxencia é relativamente grande. . Non obstante, o diámetro do núcleo e a apertura numérica da fibra multimodo de 50/125 mm son relativamente pequenos, o que non é propicio para un acoplamento eficiente con LED. En canto á fibra multimodo de 62,5/125 mm con gran diámetro de núcleo e apertura numérica, pódese acoplar máis potencia óptica ao enlace óptico. Polo tanto, a fibra multimodo de 50/125 mm non era tan amplamente utilizada como a fibra multimodo de 62,5/125 mm antes do mediados da década de 1990.
Co aumento continuo da taxa de transmisión da LAN, desde finais do século XX, a LAN desenvolveuse por riba da taxa de lGb/s. O ancho de banda da fibra multimodo de 62,5/125 μm con LED como fonte de luz só é incapaz de cumprir gradualmente os requisitos. Pola contra, a fibra multimodo de 50/125 mm ten unha apertura numérica e un diámetro de núcleo menores e menos modos de condución. Polo tanto, o modo A dispersión da fibra multimodo redúcese efectivamente e o ancho de banda aumenta significativamente. Debido ao pequeno diámetro do núcleo, o custo de produción da fibra multimodo de 50/125 mm tamén é máis baixo, polo que volve ser amplamente utilizado.
O estándar IEEE 802.3z Gigabit Ethernet especifica que se poden usar fibras multimodo de 50/125 mm e multimodo de 62,5/125 mm como medios de transmisión para Gigabit Ethernet. Non obstante, para as redes novas, a fibra multimodo é xeralmente preferida de 50/125 mm.
Segundo:fibra multimodo optimizada con láser
Co desenvolvemento da tecnoloxía, apareceu o VCSEL de 850 nm (Láser de emisión de superficie de cavidade vertical). Os láseres VCSEL úsanse amplamente porque son máis baratos que os láseres de lonxitude de onda longa e poden aumentar a velocidade da rede. Os láseres VCSEL úsanse amplamente porque son máis baratos que os láseres longos. láseres de lonxitude de onda e poden aumentar as velocidades da rede.Debido á diferenza entre os dous tipos de dispositivos emisores de luz, a propia fibra debe modificarse para acomodar os cambios na fonte de luz.
Para as necesidades dos láseres VCSEL, a International Organisation for Standardization/International Electrotechnical Commission (ISO/IEC) e a Telecommunications Industry Alliance (TIA) elaboraron conxuntamente un novo estándar para fibra multimodo cun núcleo de 50 mm. ISO/IEC clasifica unha nova xeración. de fibra multimodo na categoría OM3 (norma IEC A1a.2) na súa nova calidade de fibra multimodo, que é unha fibra multimodo optimizada para láser.
A fibra OM4 posterior é en realidade unha versión actualizada da fibra multimodo OM3. En comparación coa fibra OM3, o estándar OM4 só mellora o índice de ancho de banda da fibra. É dicir, o estándar de fibra OM4 mellorou o ancho de banda do modo efectivo (EMB) e o ancho de banda de inxección completo. (OFL) a 850 nm en comparación coa fibra OM3. Como se mostra na táboa 2 a continuación.
Hai moitos modos de transmisión na fibra multimodo, e tamén se produce o problema da resistencia á flexión da fibra. Cando a fibra está dobrada, o modo de alta orde é facilmente filtrado, o que resulta na perda de sinal, é dicir, a perda de flexión da fibra. Co aumento do número de escenarios de aplicación en interiores, o cableado da fibra multimodo nun ambiente estreito puxo requisitos máis altos para a súa resistencia á flexión.
A diferenza do simple perfil do índice de refracción dunha fibra monomodo, o perfil do índice de refracción dunha fibra multimodo é moi complexo, polo que require un deseño e proceso de fabricación de perfil de índice de refracción extremadamente fino. A preparación máis precisa da fibra multimodo é o proceso de deposición química de plasma (PCVD), representado por Changfei Company. Este proceso difire doutros procesos en que ten unha capa de deposición de varios miles de capas e un espesor de só 1 micra por capa durante deposición, permitindo un control ultrafino da curva do índice de refracción para lograr un alto ancho de banda.
Ao optimizar o perfil do índice de refracción da fibra multimodo, a fibra multimodo insensible á flexión ten unha mellora significativa na resistencia á flexión, como se mostra na Figura 1 a continuación.
Fig.1 Comparación do rendemento de macroflexión entre a fibra multimodo resistente á flexión e a fibra multimodo convencional
Terceiro:a nova fibra multimodo (OM5)
A fibra OM3 e a fibra OM4 son fibras multimodo utilizadas principalmente na banda de 850 nm. A medida que a taxa de transmisión continúa aumentando, só un deseño de banda dunha soa canle provocará custos de cableado cada vez máis intensos, e os custos de xestión e mantemento asociados aumentarán en consecuencia. .Por iso, os técnicos intentan introducir o concepto de multiplexación por división de lonxitude de onda no sistema de transmisión multimodo. Se se poden transmitir varias lonxitudes de onda nunha mesma fibra, o número correspondente de fibras paralelas e o custo de colocación e mantemento pódense reducir moito. Neste contexto, xurdiu a fibra OM5.
A fibra multimodo OM5 baséase na fibra OM4, que amplía a canle de gran ancho de banda e admite aplicacións de transmisión de 850nm a 950nm. As aplicacións principais actuais son os deseños SWDM4 e SR4.2. SWDM4 é unha multiplexación por división de lonxitude de onda de catro ondas curtas, que son 850 nm, 880 nm, 910 nm e 940 nm, respectivamente. Deste xeito, unha fibra óptica pode soportar os servizos das catro fibras ópticas paralelas anteriores. SR4.2 é unha multiplexación por división de dúas lonxitudes de onda, utilizada principalmente para a tecnoloxía bidireccional dunha soa fibra. O OM5 pódese combinar con láseres VCSEL con baixo rendemento e baixo custo para atender mellor a comunicación a curta distancia, como os centros de datos. A táboa 3 a continuación móstrase unha comparación das principais especificacións de ancho de banda para fibras OM4 e OM5.
Na actualidade, a fibra OM5 utilizouse como un novo tipo de fibra multimodo de gama alta. Un dos casos comerciais máis grandes é o caso comercial OM5 do principal centro de datos de Changfei e China Railways Corporation. O centro de datos ten como obxectivo as vantaxes da aplicación de Fibra OM5 no sistema de división de lonxitudes de onda de SR4.2. Acada a máxima capacidade de comunicación ao menor custo e prepárase para unha nova taxa de actualización no futuro. A tarifa futura aumentarase a 100 Gb/s ou mesmo a 400 Gb. /s, ou aplicacións de banda ancha, xa non poden substituír a fibra, o que reduce significativamente os custos de actualización futuros.
Resumo: a medida que a demanda de aplicacións segue aumentando, a fibra multimodo avanza cara a unha baixa perda de curvatura, un alto ancho de banda e unha multiplexación de varias lonxitudes de onda. Entre elas, a aplicación máis potencial é a fibra OM5, que ten o rendemento óptimo da fibra multimodo actual. e ofrece unha solución de fibra poderosa para sistemas de lonxitude de onda múltiple de 100 Gb/s e 400 Gb/s no futuro. Ademais, para satisfacer os requisitos de comunicación de centro de datos de alta velocidade, ancho de banda e baixo custo, novo multimodo Tamén se están a desenvolver fibras, como fibras de uso xeral multimodo único. No futuro, Changfei lanzará máis novas solucións de fibra multimodo con compañeiros da industria, o que traerá novos avances e reducirá os custos aos centros de datos e ás interconexións de fibra óptica.