Predgovor: Komunikacijsko vlakno podijeljeno je na jednomodno vlakno i višemodno vlakno prema broju načina prijenosa pod valnom duljinom primjene. Zbog velikog promjera jezgre višemodnog vlakna, može se koristiti s jeftinim izvorima svjetlosti. Stoga ima širok raspon primjena u scenarijima prijenosa na kratke udaljenosti, kao što su podatkovni centri i lokalne mreže. S brzim razvojem izgradnje podatkovnih centara posljednjih godina, višemodna vlakna, koja su glavna struja podatkovnih centara i lokalnog područja mrežnih aplikacija, također je uvela u proljeće, uzrokujući široku zabrinutost.Danas, razgovarajmo o razvoju višemodnih vlakana.
Prema standardnoj specifikaciji ISO/IEC 11801, višemodno vlakno podijeljeno je u pet glavnih kategorija: OM1, OM2, OM3, OM4 i OM5. Njegova podudarnost s IEC 60792-2-10 prikazana je u tablici 1. Među njima OM1, OM2 odnosi se na tradicionalno višemodno vlakno od 62,5/125 mm i 50/125 mm. OM3, OM4 i OM5 odnose se na nova 50/125 mm 10 Gigabit multimodna vlakna.
Prvi:tradicionalno višemodno vlakno
Razvoj multimodnog vlakna započeo je 1970-ih i 1980-ih. Rana višemodna vlakna uključivala su mnoge veličine, a četiri vrste veličina uključene u standarde Međunarodne elektrotehničke komisije (IEC) uključivale su četiri. Promjer obloge jezgre podijeljen je na 50/125 μm, 62,5/125 μm, 85/125 μm i 100/ 140 μm. Zbog velike veličine obloge jezgre, troškovi proizvodnje su visoki, otpor na savijanje je slab, broj načina prijenosa je povećan, a propusnost je smanjena. Stoga se tip velike veličine obloge jezgre postupno eliminira i postupno se formiraju dvije glavne veličine obloge jezgre. One su 50/125 μm, odnosno 62,5/125 μm.
U ranoj lokalnoj mreži, kako bi se što je moguće više smanjio trošak sustava lokalne mreže, jeftini LED općenito se koristio kao izvor svjetla. Zbog male izlazne snage LED-a, kut divergencije je relativno velik . Međutim, promjer jezgre i numerička apertura višemodnog vlakna od 50/125 mm relativno su mali, što ne pogoduje učinkovitom spajanju s LED-om. Što se tiče višemodnog vlakna od 62,5/125 mm s velikim promjerom jezgre i numeričkom aperturom, više optičke snage može se povezati s optičkom vezom. Stoga višemodno vlakno od 50/125 mm nije bilo tako široko korišteno kao višemodno vlakno 62,5/125 mm prije sredinom 1990-ih.
Kontinuiranim povećanjem brzine LAN prijenosa, od kraja 20. stoljeća, LAN je razvijen iznad brzine lGb/s. Propusnost višemodnog vlakna od 62,5/125 μm s LED-om kao izvorom svjetlosti samo postupno ne može zadovoljiti zahtjeve. Nasuprot tome, višemodno vlakno od 50/125 mm ima manji numerički otvor i promjer jezgre te manje modova vodljivosti. Stoga, mod disperzija višemodnog vlakna je učinkovito smanjena, a propusnost je značajno povećana. Zbog malog promjera jezgre, trošak proizvodnje 50/125 mm višemodnog vlakna također je niži, pa se ponovno koristi.
Standard IEEE 802.3z Gigabit Ethernet određuje da se 50/125 mm višemodna i 62.5/125 mm višemodna vlakna mogu koristiti kao prijenosni medij za Gigabit Ethernet. Međutim, za nove mreže općenito se preferira višemodno vlakno od 50/125 mm.
Drugi:višemodno vlakno optimizirano laserom
S razvojem tehnologije pojavio se 850 nm VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser). VCSEL laseri imaju široku primjenu jer su jeftiniji od dugovalnih lasera i mogu povećati mrežne brzine. VCSEL laseri imaju široku primjenu jer su jeftiniji od dugovalnih. lasere valne duljine i može povećati brzine mreže. Zbog razlike između dviju vrsta uređaja za emitiranje svjetlosti, samo vlakno mora se modificirati kako bi se prilagodilo promjenama u izvoru svjetlosti.
Za potrebe VCSEL lasera, Međunarodna organizacija za standardizaciju/Međunarodna elektrotehnička komisija (ISO/IEC) i Telecommunications Industry Alliance (TIA) zajednički su izradili novi standard za multimodna vlakna s jezgrom od 50 mm. ISO/IEC klasificira novu generaciju višemodnog vlakna u kategoriju OM3 (IEC standard A1a.2) u svom novom višemodnom razredu vlakana, koje je laserski optimizirano višemodno vlakno.
Naknadno vlakno OM4 zapravo je nadograđena verzija višemodnog vlakna OM3. U usporedbi s vlaknom OM3, standard OM4 samo poboljšava indeks propusnosti vlakana. To jest, standard vlakana OM4 poboljšao je propusnost efektivnog načina rada (EMB) i punu propusnost ubrizgavanja (OFL) na 850 nm u usporedbi s OM3 vlaknom. Kao što je prikazano u tablici 2 u nastavku.
Postoji mnogo načina prijenosa u višemodnom vlaknu, a također se javlja i problem otpora vlakna na savijanje. Kada je vlakno savijeno, mod visokog reda lako propušta, što rezultira gubitkom signala, odnosno gubitkom vlakna savijanjem. Uz sve veći broj scenarija primjene u zatvorenom prostoru, ožičenje višemodnog vlakna u uskom okruženju stavilo je naprijed veće zahtjeve za njegovu otpornost na savijanje.
Za razliku od jednostavnog profila indeksa loma jednomodnog vlakna, profil indeksa loma višemodnog vlakna vrlo je složen i zahtijeva izuzetno fini profil profila indeksa loma i postupak izrade. U trenutna četiri glavna procesa prefabrikacije međunarodnog mainstreama, najpreciznija priprema višemodnog vlakna je proces kemijskog taloženja u plazmi (PCVD), kojeg predstavlja tvrtka Changfei. Ovaj se postupak razlikuje od ostalih procesa po tome što ima sloj taloženja od nekoliko tisuća slojeva i debljinu od samo oko 1 mikrona po sloju tijekom taloženje, omogućavajući ultrafinu kontrolu krivulje indeksa loma za postizanje velike propusnosti.
Optimiziranjem profila indeksa loma višemodnog vlakna, višemodno vlakno neosjetljivo na savijanje ima značajno poboljšanje u otpornosti na savijanje, kao što je prikazano na slici 1 u nastavku.
Slika 1. Usporedba performansi makrospoja između višemodnog vlakna otpornog na savijanje i konvencionalnog višemodnog vlakna
Treći:novo višemodno vlakno (OM5)
OM3 vlakna i OM4 vlakna višemodna su vlakna koja se uglavnom koriste u pojasu od 850 nm. Kako se brzina prijenosa nastavlja povećavati, samo jednokanalni dizajn pojasa rezultirat će sve intenzivnijim troškovima ožičenja, a povezani troškovi upravljanja i održavanja će se povećati u skladu s tim Stoga tehničari pokušavaju uvesti koncept multipleksiranja po valnim duljinama u višemodni prijenosni sustav. Ako se jednim vlaknom može prenijeti više valnih duljina, odgovarajući broj paralelnih vlakana i troškovi polaganja i održavanja mogu se znatno smanjiti. U tom kontekstu, vlakno OM5 je nastalo.
OM5 višemodno vlakno temelji se na OM4 vlaknu, koje proširuje kanal velike propusnosti i podržava aplikacije prijenosa od 850nm do 950nm. Trenutne glavne aplikacije su dizajni SWDM4 i SR4.2. SWDM4 je multipleksiranje valne duljine četiri kratka vala, odnosno 850 nm, 880 nm, 910 nm i 940 nm. Na ovaj način optičko vlakno može podržavati usluge prethodna četiri paralelna optička vlakna. SR4.2 je multipleksiranje s dvije valne duljine, uglavnom se koristi za dvosmjernu tehnologiju s jednim vlaknom. OM5 se može uskladiti s VCSEL laserima s niskim performansama i niskom cijenom kako bi se bolje zadovoljila komunikacija na kratkim udaljenostima kao što su podatkovni centri. Tablica 3 u nastavku je usporedbu specifikacija glavne propusnosti za OM4 i OM5 vlakna.
Trenutačno se OM5 vlakno koristi kao nova vrsta vrhunskog multimodnog vlakna. Jedan od najvećih poslovnih slučajeva je OM5 komercijalni slučaj glavnog podatkovnog centra Changfei i China Railways Corporation. Podatkovni centar cilja na prednosti primjene OM5 vlakno u sustavu podjele valnih duljina SR4.2. Postiže komunikaciju maksimalnog kapaciteta uz najniži trošak i priprema se za daljnju stopu nadogradnje u budućnosti. Buduća stopa će se povećati na 100Gb/s ili čak 400Gb. /s, ili širokopojasne aplikacije, više ne mogu zamijeniti vlakna, značajno smanjujući buduće troškove nadogradnje.
Sažetak: Kako potražnja za aplikacijama i dalje raste, višemodna vlakna kreću se prema niskom gubitku pri savijanju, visokoj propusnosti i multipleksiranju više valnih duljina. Među njima, najpotencijalnija primjena je OM5 vlakno, koje ima optimalne performanse trenutnih višemodnih vlakana, i pruža moćno optičko rješenje za sustave s više valnih duljina od 100 Gb/s i 400 Gb/s u budućnosti. Osim toga, kako bi se zadovoljili zahtjevi za brzu, propusnu i jeftinu komunikaciju podatkovnog centra, novi višemodni vlakna, kao što su jednostruka višemodna vlakna opće namjene, također se razvijaju. U budućnosti, Changfei će lansirati više novih rješenja za višemodna vlakna s kolegama iz industrije, donoseći nova otkrića i niže troškove podatkovnim centrima i interkonekcijama optičkih vlakana.