머리말: 통신용 광섬유는 적용 파장에 따라 전송 모드 수에 따라 단일 모드 광섬유와 다중 모드 광섬유로 구분됩니다. 다중 모드 광섬유는 코어 직경이 크기 때문에 저렴한 광원과 함께 사용할 수 있습니다. 따라서 데이터 센터 및 근거리 통신망과 같은 단거리 전송 시나리오에 광범위한 응용 분야가 있습니다. 최근 몇 년간 데이터 센터 건설의 급속한 발전으로 데이터 센터 및 근거리의 주류인 다중 모드 광섬유 네트워크 애플리케이션도 봄을 맞이하여 광범위한 우려를 불러일으켰습니다. 오늘은 다중 모드 광섬유의 개발에 대해 이야기해 보겠습니다.
표준 ISO/IEC 11801 사양에 따르면 다중 모드 광섬유는 OM1, OM2, OM3, OM4 및 OM5의 다섯 가지 주요 범주로 구분됩니다. IEC 60792-2-10과의 대응은 표 1에 나와 있습니다. 그 중 OM1, OM2 전통적인 62.5/125mm 및 50/125mm 다중 모드 광섬유를 나타냅니다. OM3, OM4 및 OM5는 새로운 50/125mm 10기가비트 다중 모드 광섬유를 나타냅니다.
첫 번째:전통적인 다중 모드 광섬유
다중모드 광섬유의 개발은 1970년대와 1980년대에 시작되었습니다. 초기 다중 모드 광섬유에는 다양한 크기가 포함되어 있으며 국제전기기술위원회(IEC) 표준에 포함된 4가지 유형의 크기에는 4가지가 포함되어 있습니다. 코어 클래딩 직경은 50/125μm, 62.5/125μm, 85/125μm 및 100/100μm로 구분됩니다. 140μm. 코어 클래딩의 크기가 크기 때문에 제조 비용이 높고 굽힘 저항이 열악하며 전송 모드 수가 증가하고 대역폭이 감소합니다. 따라서 대형 코어 클래딩 크기의 유형이 점차 사라지고 두 가지 주요 코어 클래딩 크기가 점차 형성됩니다. 각각 50/125μm와 62.5/125μm입니다.
초기 근거리통신망에서는 근거리통신망의 시스템 비용을 최대한 줄이기 위해 광원으로 저가형 LED를 사용하는 것이 일반적이었다. LED 출력전력이 낮아 발산각이 상대적으로 크다. . 그러나 50/125mm 다중 모드 광섬유의 코어 직경과 개구수는 상대적으로 작기 때문에 LED와의 효율적인 결합에 도움이 되지 않습니다. 코어 직경과 개구수가 큰 62.5/125mm 다중 모드 광섬유의 경우 더 많은 광 출력이 광 링크에 결합될 수 있습니다. 따라서 50/125mm 다중 모드 광섬유는 이전에는 62.5/125mm 다중 모드 광섬유만큼 널리 사용되지 않았습니다. 1990년대 중반.
LAN 전송 속도의 지속적인 증가로 인해 20세기 말부터 LAN은 lGb/s 속도 이상으로 발전했습니다. LED를 광원으로 사용하는 62.5/125μm 다중 모드 광섬유의 대역폭은 점점 요구 사항을 충족할 수 없게 됩니다. 이와 대조적으로 50/125mm 다중 모드 광섬유는 개구수와 코어 직경이 더 작고 전도 모드도 더 적습니다. 따라서 모드 다중 모드 광섬유의 분산이 효과적으로 감소되고 대역폭이 크게 증가합니다. 코어 직경이 작기 때문에 50/125mm 다중 모드 광섬유의 생산 비용도 저렴하므로 다시 널리 사용됩니다.
IEEE 802.3z 기가비트 이더넷 표준은 50/125mm 멀티모드 및 62.5/125mm 멀티모드 광섬유를 기가비트 이더넷용 전송 미디어로 사용할 수 있음을 지정합니다. 그러나 새로운 네트워크의 경우 일반적으로 50/125mm 다중 모드 광섬유가 선호됩니다.
두번째:레이저 최적화 다중 모드 광섬유
기술이 발전하면서 850nm VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser)이 등장했습니다.VCSEL 레이저는 장파장 레이저에 비해 가격이 저렴하고 네트워크 속도를 높일 수 있다는 점에서 널리 사용되고 있습니다.VCSEL 레이저는 장파장 레이저에 비해 가격이 저렴하기 때문에 널리 사용되고 있습니다. 파장 레이저를 사용하여 네트워크 속도를 높일 수 있습니다. 두 가지 유형의 발광 장치 간의 차이로 인해 광원의 변화를 수용할 수 있도록 광섬유 자체를 수정해야 합니다.
VCSEL 레이저의 요구에 따라 국제표준화기구/국제전기기술위원회(ISO/IEC)와 전기통신산업연맹(TIA)은 공동으로 50mm 코어를 갖춘 다중 모드 광섬유에 대한 새로운 표준 초안을 작성했습니다. ISO/IEC는 차세대 레이저를 분류합니다. 레이저에 최적화된 멀티모드 광섬유인 새로운 멀티모드 광섬유 등급에서 멀티모드 광섬유를 OM3 범주(IEC 표준 A1a.2)로 분류했습니다.
후속 OM4 광섬유는 실제로 OM3 다중 모드 광섬유의 업그레이드 버전입니다. OM3 광섬유와 비교하여 OM4 표준은 광섬유 대역폭 지수만 향상시킵니다. 즉, OM4 광섬유 표준은 EMB(유효 모드 대역폭) 및 전체 주입 대역폭을 개선했습니다. (OFL)은 OM3 섬유와 비교하여 850nm에서 발생합니다. 아래 표 2와 같습니다.
다중 모드 광섬유에는 다양한 전송 모드가 있으며 광섬유의 굽힘 저항 문제도 발생합니다. 광섬유가 구부러지면 고차 모드가 쉽게 누출되어 신호 손실, 즉 광섬유의 굽힘 손실이 발생합니다. 실내 응용 시나리오가 증가함에 따라 좁은 환경에서 다중 모드 광섬유의 배선이 이루어졌습니다. 굽힘 저항에 대한 더 높은 요구 사항을 전달합니다.
단일 모드 광섬유의 단순한 굴절률 프로파일과 달리 다중 모드 광섬유의 굴절률 프로파일은 매우 복잡하여 매우 미세한 굴절률 프로파일 설계 및 제조 공정이 필요합니다. 현재 국제 주류의 4대 사전 제조 공정에서는 다중 모드 광섬유의 가장 정밀한 준비는 Changfei Company가 대표하는 플라즈마 화학적 기상 증착(PCVD) 공정입니다. 이 공정은 수천 층의 증착 층을 갖고 층당 두께가 약 1 마이크론에 불과하다는 점에서 다른 공정과 다릅니다. 증착을 통해 초미세 굴절률 곡선 제어가 가능해 높은 대역폭을 달성할 수 있습니다.
아래 그림 1에 표시된 것처럼 다중 모드 광섬유의 굴절률 프로파일을 최적화함으로써 굽힘에 민감한 다중 모드 광섬유는 굽힘 저항이 크게 향상되었습니다.
그림 1. 내굴곡성 멀티모드 광섬유와 기존 멀티모드 광섬유의 매크로벤드 성능 비교
제삼:새로운 다중 모드 광섬유(OM5)
OM3 광섬유 및 OM4 광섬유는 850nm 대역에서 주로 사용되는 다중 모드 광섬유입니다. 전송 속도가 계속 증가함에 따라 단일 채널 대역 설계만으로 배선 비용이 점점 더 집중되고 그에 따라 관련 관리 및 유지 비용도 증가합니다. .따라서 기술자들은 다중 모드 전송 시스템에 파장 분할 다중화 개념을 도입하려고 합니다. 하나의 광섬유에 여러 파장을 전송할 수 있다면 해당하는 병렬 광섬유 수와 배치 및 유지 관리 비용을 크게 줄일 수 있습니다. 이러한 맥락에서 OM5 광섬유가 탄생했습니다.
OM5 다중 모드 광섬유는 고대역폭 채널을 넓히고 850nm에서 950nm까지 전송 애플리케이션을 지원하는 OM4 광섬유를 기반으로 합니다. 현재 주류 애플리케이션은 SWDM4 및 SR4.2 설계입니다. SWDM4는 각각 850nm, 880nm, 910nm, 940nm의 단파 4개를 파장분할 다중화하는 방식으로, 광섬유는 기존 병렬 광섬유 4개의 서비스를 지원할 수 있다. SR4.2는 주로 단일 광섬유 양방향 기술에 사용되는 2파장 분할 다중화입니다. OM5는 데이터 센터와 같은 단거리 통신을 더 잘 충족하기 위해 성능이 낮고 비용이 저렴한 VCSEL 레이저와 일치할 수 있습니다. 아래 표 3은 OM4 및 OM5 광섬유의 주요 대역폭 사양 비교.
현재 OM5 광섬유는 새로운 유형의 고급 다중 모드 광섬유로 사용되었습니다. 가장 큰 비즈니스 사례 중 하나는 Changfei 및 China Railways Corporation의 메인 데이터 센터의 OM5 상업 사례입니다. 데이터 센터는 다음과 같은 응용 이점을 목표로 합니다. SR4.2의 파장 분할 시스템의 OM5 섬유. 최저의 비용으로 최대의 통신 용량을 달성하며, 향후 추가적인 업그레이드 속도를 준비합니다. 향후 속도는 100Gb/s 또는 심지어 400Gb로 증가될 것입니다. /s 또는 광대역 애플리케이션은 더 이상 광섬유를 대체할 수 없으므로 향후 업그레이드 비용이 크게 절감됩니다.
요약: 응용 분야에 대한 수요가 계속 증가함에 따라 다중 모드 광섬유는 낮은 굽힘 손실, 높은 대역폭 및 다중 파장 다중화로 이동하고 있습니다. 그 중에서 가장 잠재적인 응용 분야는 현재 다중 모드 광섬유의 최적 성능을 갖는 OM5 광섬유입니다. 향후 100Gb/s와 400Gb/s의 다중 파장 시스템을 위한 강력한 광섬유 솔루션을 제공합니다. 또한, 고속, 고대역폭, 저가형 데이터센터 통신 요구 사항을 충족하기 위해 새로운 다중 모드 단일 다중 모드 범용 광섬유와 같은 광섬유도 개발 중입니다. 앞으로 Changfei는 업계 동료들과 함께 더 많은 새로운 다중 모드 광섬유 솔루션을 출시하여 데이터 센터 및 광섬유 상호 연결에 새로운 혁신과 비용 절감을 가져올 것입니다.