Előszó: A kommunikációs szálat egymódusú és többmódusú szálra osztják az alkalmazási hullámhosszon belüli átviteli módok száma szerint. A többmódusú szál nagy magátmérője miatt olcsó fényforrásokkal is használható. Ezért az alkalmazások széles skálájával rendelkezik a rövid távú átviteli forgatókönyvekben, például adatközpontokban és helyi hálózatokban.Az adatközpontok építésének az elmúlt években tapasztalt gyors fejlődésével a multimódusú optikai szál, amely az adatközpontok és a helyi hálózatok fő áramlata hálózati alkalmazások is beköszöntött a tavasszal, ami széles körben elterjedt aggodalomra ad okot. Ma beszéljünk a többmódusú optikai szálak fejlesztéséről.
Az ISO/IEC 11801 szabvány specifikációja szerint a többmódusú szál öt fő kategóriába sorolható: OM1, OM2, OM3, OM4 és OM5. Az IEC 60792-2-10 szabványnak való megfelelését az 1. táblázat mutatja. Közülük OM1, OM2 a hagyományos 62,5/125 mm-es és 50/125 mm-es multimódusú szálra utal. Az OM3, OM4 és OM5 az új 50/125 mm-es 10 Gigabites multimódusú optikai szálra utalnak.
Első:a hagyományos multimódusú szál
A multimódusú szálak fejlesztése az 1970-es és 1980-as években kezdődött. A korai multimódusú szálak sokféle méretet tartalmaztak, és a Nemzetközi Elektrotechnikai Bizottság (IEC) szabványaiban négyféle méret közül négyet tartalmaztak. A magburkolat átmérője 50/125 μm, 62,5/125 μm, 85/125 μm és 100/ 140 μm. A magburkolat nagy mérete miatt a gyártási költség magas, a hajlítási ellenállás gyenge, az átviteli módok száma nő, és a sávszélesség csökken. Ezért fokozatosan megszűnik a nagy magburkolati méret típusa, és fokozatosan két fő magburkolati méret alakul ki. Ezek 50/125 μm és 62,5/125 μm.
A korai helyi hálózatban a helyi hálózat rendszerköltségének lehető legnagyobb mértékű csökkentése érdekében általában olcsó LED-et használtak fényforrásként. Az alacsony LED kimeneti teljesítmény miatt a divergencia szöge viszonylag nagy. . Az 50/125 mm-es többmódusú szál magátmérője és numerikus apertúrája azonban viszonylag kicsi, ami nem segíti elő a LED-del való hatékony csatolást. Ami a 62,5/125 mm-es, nagy magátmérővel és numerikus apertúrával rendelkező többmódusú szálat illeti, nagyobb optikai teljesítmény csatlakoztatható az optikai kapcsolathoz. Ezért az 50/125 mm-es multimódusú szálat nem használták olyan széles körben, mint a 62,5/125 mm-es multimódusú szálat. 1990-es évek közepe.
A LAN átviteli sebességének folyamatos növekedésével a 20. század végétől a LAN az lGb/s sebesség fölé fejlődött. A LED-es fényforrással ellátott 62,5/125 μm-es multimódusú szál sávszélessége csak fokozatosan nem képes megfelelni a követelményeknek. Ezzel szemben az 50/125 mm-es multimódusú szál kisebb numerikus apertúrával és magátmérővel, valamint kevesebb vezetési móddal rendelkezik. a többmódusú szálak diszperziója hatékonyan csökken, és a sávszélesség jelentősen megnő. A kis magátmérő miatt az 50/125 mm-es többmódusú szál gyártási költsége is alacsonyabb, így ismét széles körben használják.
Az IEEE 802.3z Gigabit Ethernet szabvány előírja, hogy 50/125 mm-es multimódusú és 62,5/125 mm-es multimódusú szálak használhatók átviteli közegként a Gigabit Ethernet számára. Az új hálózatok esetében azonban általában az 50/125 mm-es multimódusú optikai szálat részesítik előnyben.
Második:lézerre optimalizált multimódusú szál
A technológia fejlődésével megjelent a 850 nm-es VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser). A VCSEL lézereket széles körben használják, mert olcsóbbak, mint a hosszú hullámhosszú lézerek, és növelhetik a hálózati sebességet. A VCSEL lézereket széles körben használják, mivel olcsóbbak, mint a hosszú- hullámhosszú lézereket, és növelheti a hálózati sebességet.A kétféle fénykibocsátó eszköz közötti különbség miatt magát a szálat kell módosítani, hogy alkalmazkodjon a fényforrás változásaihoz.
A VCSEL lézerek igényeire a Nemzetközi Szabványügyi Szervezet/Nemzetközi Elektrotechnikai Bizottság (ISO/IEC) és a Távközlési Ipari Szövetség (TIA) közösen új szabványt dolgozott ki az 50 mm-es maggal rendelkező multimódusú szálakra vonatkozóan. Az ISO/IEC egy új generációt osztályoz. a többmódusú szál OM3 kategóriába (IEC szabvány A1a.2) az új multimódusú szálminőségben, amely egy lézerre optimalizált többmódusú szál.
Az ezt követő OM4 optikai szál valójában az OM3 multimódusú optikai szál továbbfejlesztett változata. Az OM3 szálhoz képest az OM4 szabvány csak a szál sávszélesség-indexét javítja. Azaz az OM4 szálszabvány javította az effektív módú sávszélességet (EMB) és a teljes befecskendezési sávszélességet (OFL) 850 nm-en az OM3 szálhoz képest. Az alábbi 2. táblázat szerint.
A többmódusú szálban számos átviteli mód létezik, és felmerül a szál hajlítási ellenállásának problémája is. Amikor a szál meghajlik, a nagyrendű mód könnyen kiszivárog, ami jelveszteséget, azaz a szál hajlítási veszteségét eredményezi. A beltéri alkalmazási forgatókönyvek növekvő számával a multimódusú szál szűk környezetben történő bekötése magasabb követelményeket támaszt a hajlítási ellenállásával szemben.
Az egymódusú szálak egyszerű törésmutató-profiljától eltérően a többmódusú szálak törésmutató-profilja nagyon összetett, rendkívül finom törésmutató-profil tervezést és gyártási folyamatot igényel. A nemzetközi főáram jelenlegi négy fő előregyártási folyamatában a A multimódusú szálak legprecízebb előállítása a plazmakémiai időjárási lerakódás (PCVD) eljárás, amelyet a Changfei Company képvisel. Ez az eljárás abban különbözik a többi eljárástól, hogy több ezer rétegből álló leválasztóréteggel rendelkezik, és rétegenként csak körülbelül 1 mikron vastagságú. lerakódás, ami lehetővé teszi az ultrafinom törésmutató görbe szabályozását a nagy sávszélesség elérése érdekében.
A többmódusú szál törésmutató-profiljának optimalizálásával a hajlításra érzéketlen többmódusú szál jelentősen javítja a hajlítási ellenállást, amint az alábbi 1. ábrán látható.
1. ábra A hajlításnak ellenálló többmódusú szál és a hagyományos többmódusú szál makrohajlítási teljesítményének összehasonlítása
Harmadik:az új multimódusú szál (OM5)
Az OM3 szál és az OM4 szál többmódusú optikai szál, amelyet főként a 850 nm-es sávban használnak. Az átviteli sebesség folyamatosan növekszik, csak az egycsatornás sáv kialakítása eredményez egyre intenzívebb vezetékezési költségeket, és a kapcsolódó kezelési és karbantartási költségek ennek megfelelően növekednek. .Ezért a technikusok megpróbálják bevezetni a többmódusú átviteli rendszerbe a hullámhosszosztásos multiplexelés koncepcióját. Ha egy szálon több hullámhossz átvihető, a párhuzamos szálak megfelelő száma, valamint a fektetési és karbantartási költségek jelentősen csökkenthetők. Ebben az összefüggésben jött létre az OM5 szál.
Az OM5 multimódusú szál az OM4 szálon alapul, amely kiszélesíti a nagy sávszélességű csatornát, és 850 nm-ről 950 nm-re támogatja az átviteli alkalmazásokat. A jelenlegi fő alkalmazások az SWDM4 és SR4.2 kivitelek. Az SWDM4 négy rövid hullám hullámhosszosztásos multiplexelése, amelyek 850 nm, 880 nm, 910 nm, illetve 940 nm. Ily módon egy optikai szál képes támogatni az előző négy párhuzamos optikai szál szolgáltatásait. Az SR4.2 egy kéthullámhosszú osztású multiplexelés, amelyet főként egyszálas kétirányú technológiához használnak. Az OM5 alacsony teljesítményű és alacsony költségű VCSEL lézerekkel párosítható, hogy jobban megfeleljen a rövid távú kommunikációnak, például az adatközpontoknak. Az alábbi 3. táblázat: az OM4 és OM5 szálak fő sávszélesség-előírásainak összehasonlítása.
Jelenleg az OM5 szálat a csúcskategóriás multimódusú optikai szálak új típusaként használják. Az egyik legnagyobb üzleti eset a Changfei és a China Railways Corporation fő adatközpontjának OM5 kereskedelmi esete. Az adatközpont célja az alkalmazások előnyei OM5 szál az SR4.2 hullámhosszosztó rendszerében. A legalacsonyabb költséggel éri el a maximális kapacitású kommunikációt, és felkészül a további frissítési ütemre a jövőben. A jövőbeni sebesség 100 Gb/s-ra vagy akár 400 Gb-ra nő. /s vagy szélessávú alkalmazások már nem helyettesíthetik az üvegszálat, ami jelentősen csökkenti a jövőbeni frissítési költségeket.
Összegzés: Ahogy az alkalmazások iránti kereslet folyamatosan növekszik, a többmódusú optikai szál az alacsony hajlítási veszteség, a nagy sávszélesség és a több hullámhosszú multiplexelés irányába mozdul el. Ezek közül a legpotenciálisabb alkalmazás az OM5 szál, amely a jelenlegi többmódusú szál optimális teljesítményével rendelkezik, és erőteljes üvegszálas megoldást biztosít a jövőben 100 Gb/s és 400 Gb/s többhullámú rendszerek számára. Ezen kívül a nagy sebességű, nagy sávszélességű, olcsó adatközponti kommunikáció követelményeinek való megfelelés érdekében új multimódusú szálakat is fejlesztenek, mint például az egymódusú általános célú optikai szálakat. A jövőben Changfei több új, többmódusú optikai szálas megoldást fog piacra dobni az ipari társaival, új áttöréseket és alacsonyabb költségeket hozva az adatközpontok és a száloptikai összeköttetések számára.