Forord: Kommunikasjonsfiber er delt inn i enkeltmodusfiber og multimodusfiber i henhold til antall overføringsmoduser under applikasjonsbølgelengden. På grunn av den store kjernediameteren til multimodusfiberen kan den brukes med lavpris lyskilder. Derfor har den et bredt spekter av applikasjoner i kortdistanseoverføringsscenarier, for eksempel datasentre og lokale nettverk. Med den raske utviklingen av datasenterkonstruksjon de siste årene, multimode fiber, som er hovedstrømmen i datasenter og lokalområde nettverksapplikasjoner, har også innledet våren, forårsaker utbredt bekymring.I dag, la oss snakke om utviklingen av multimode fiber.
I henhold til standard ISO/IEC 11801-spesifikasjonen er multimodusfiber delt inn i fem hovedkategorier: OM1, OM2, OM3, OM4 og OM5. Korrespondansen med IEC 60792-2-10 er vist i tabell 1. Blant dem OM1, OM2 refererer til den tradisjonelle 62,5/125 mm og 50/125 mm multimodusfiberen. OM3, OM4 og OM5 refererer til den nye 50/125 mm 10 Gigabit multimodusfiberen.
Først:den tradisjonelle multimodusfiberen
Utviklingen av multimodusfiber begynte på 1970- og 1980-tallet. Tidlige multimodusfibre inkluderte mange størrelser, og fire typer størrelser inkludert i International Electrotechnical Commission (IEC) standarder inkluderte fire. Kjernebekledningsdiameteren er delt inn i 50/125 μm, 62,5/125 μm, 85/125 μm og 100/ 140 μm. På grunn av den store størrelsen på kjernekledningen er produksjonskostnadene høye, bøyemotstanden er dårlig, antall overføringsmoduser økes og båndbredden reduseres. Derfor blir typen av den store kjernebekledningsstørrelsen gradvis eliminert, og to hovedkjernekledningsstørrelser dannes gradvis. De er henholdsvis 50/125 μm og 62,5/125 μm.
I det tidlige lokalnettverket, for å redusere systemkostnadene til lokalnettverket så mye som mulig, ble en lavpris-LED vanligvis brukt som lyskilde. På grunn av lav LED-utgangseffekt er divergensvinkelen relativt stor . Imidlertid er kjernediameteren og den numeriske blenderåpningen til 50/125 mm multimodusfiberen relativt liten, noe som ikke bidrar til effektiv kobling med LED. Når det gjelder 62,5/125 mm flermodusfiber med stor kjernediameter og numerisk blenderåpning, kan mer optisk kraft kobles til den optiske koblingen. Derfor var 50/125 mm multimodusfiber ikke så mye brukt som 62,5/125 mm multimodusfiber før midten av 1990-tallet.
Med den kontinuerlige økningen av LAN-overføringshastigheten, siden slutten av det 20. århundre, har LAN blitt utviklet over lGb/s-hastigheten. Båndbredden til 62,5/125 μm multimodusfiber med LED som lyskilde er bare gradvis ute av stand til å oppfylle kravene. I motsetning til dette har 50/125mm multimodusfiberen en mindre numerisk blenderåpning og kjernediameter, og færre ledningsmoduser. spredning av multi-modus fiber reduseres effektivt, og båndbredden økes betydelig. På grunn av den lille kjernediameteren er produksjonskostnaden for 50/125 mm multi-mode fiber også lavere, så den er mye brukt igjen.
IEEE 802.3z Gigabit Ethernet-standarden spesifiserer at 50/125 mm multimode og 62.5/125 mm multimode fibre kan brukes som overføringsmedier for Gigabit Ethernet. For nye nettverk foretrekkes imidlertid generelt 50/125 mm multimodusfiber.
Sekund:laseroptimalisert multimodusfiber
Med utviklingen av teknologi dukket 850 nm VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) opp. VCSEL-lasere er mye brukt fordi de er billigere enn langbølgelengdelasere og kan øke nettverkshastighetene.VCSEL-lasere er mye brukt fordi de er billigere enn lang- bølgelengdelasere og kan øke nettverkshastighetene.På grunn av forskjellen mellom de to typene lysemitterende enheter, må selve fiberen modifiseres for å imøtekomme endringer i lyskilden.
For behovene til VCSEL-lasere har International Organization for Standardization/International Electrotechnical Commission (ISO/IEC) og Telecommunications Industry Alliance (TIA) i fellesskap utarbeidet en ny standard for multimodusfiber med en 50 mm kjerne. ISO/IEC klassifiserer en ny generasjon av multimodusfiber i OM3-kategorien (IEC-standard A1a.2) i sin nye multimodusfiberkvalitet, som er en laseroptimalisert multimodusfiber.
Den påfølgende OM4-fiberen er faktisk en oppgradert versjon av OM3 multimodusfiber. Sammenlignet med OM3-fiber forbedrer OM4-standarden bare fiberbåndbreddeindeksen. Det vil si at OM4-fiberstandarden har forbedret effektiv modusbåndbredde (EMB) og full injeksjonsbåndbredde (OFL) ved 850 nm sammenlignet med OM3-fiberen. Som vist i tabell 2 nedenfor.
Det er mange overføringsmåter i multimodusfiber, og problemet med bøyemotstanden til fiberen oppstår også. Når fiberen bøyes, lekkes den høye ordensmodusen lett, noe som resulterer i tap av signal, det vil si bøyningstap av fiberen. frem høyere krav til bøyemotstanden.
I motsetning til den enkle brytningsindeksprofilen til en enkeltmodusfiber, er brytningsindeksprofilen til en multimodusfiber veldig kompleks, og krever en ekstremt fin brytningsindeksprofildesign og produksjonsprosess. I de nåværende fire store prefabrikasjonsprosessene i den internasjonale mainstream, mest presise tilberedning av multimodusfiber er plasmakjemisk væravsetning (PCVD)-prosessen, representert ved Changfei Company. Denne prosessen skiller seg fra andre prosesser ved at den har et avsetningslag på flere tusen lag og en tykkelse på bare ca. 1 mikron per lag under avsetning, som muliggjør ultrafin brytningsindekskurvekontroll for å oppnå høy båndbredde.
Ved å optimalisere brytningsindeksprofilen til multimodusfiber, har den bøyeufølsomme multimodusfiberen en betydelig forbedring i bøyemotstand, som vist i figur 1 nedenfor.
Fig.1 Sammenligning av makrobøyytelse mellom bøyebestandig multimodusfiber og konvensjonell multimodusfiber
Tredje:den nye multimodusfiberen (OM5)
OM3-fiber og OM4-fiber er multimodusfiber som hovedsakelig brukes i 850nm-båndet. Ettersom overføringshastigheten fortsetter å øke, vil bare en enkeltkanals bånddesign resultere i mer og mer intensive ledningskostnader, og de tilhørende administrasjons- og vedlikeholdskostnadene vil øke tilsvarende. .Derfor prøver teknikerne å introdusere bølgelengdedelingsmultipleksing-konseptet i multimodus-overføringssystemet. Hvis flere bølgelengder kan overføres på en fiber, kan tilsvarende antall parallelle fiber og kostnadene for legging og vedlikehold reduseres kraftig. I denne sammenhengen ble OM5 fiber til.
OM5 multimodusfiber er basert på OM4-fiber, som utvider kanalen med høy båndbredde og støtter overføringsapplikasjoner fra 850 nm til 950 nm. De nåværende mainstream-applikasjonene er SWDM4- og SR4.2-design. SWDM4 er en bølgelengdedelingsmultipleksing av fire korte bølger, som er henholdsvis 850 nm, 880 nm, 910 nm og 940 nm. På denne måten kan en optisk fiber støtte tjenestene til de tidligere fire parallelle optiske fibrene. SR4.2 er en divisjonsmultipleksing med to bølgelengder, hovedsakelig brukt til toveis enkeltfiberteknologi. OM5 kan matches med VCSEL-lasere med lav ytelse og lave kostnader for bedre å møte kortdistansekommunikasjon som datasentre. Tabell 3 nedenfor er en sammenligning av hovedbåndbreddespesifikasjonene for OM4- og OM5-fibre.
For tiden har OM5-fiber blitt brukt som en ny type high-end multimodusfiber. En av de største forretningssakene er OM5-kommersielle tilfellet til Changfei og China Railways Corporations hoveddatasenter. Datasenteret sikter mot applikasjonsfordelene ved OM5-fiber i bølgelengdedelingssystemet til SR4.2. Den oppnår maksimal kapasitetskommunikasjon til lavest mulig kostnad, og forbereder seg på ytterligere oppgraderingshastighet i fremtiden. Den fremtidige hastigheten vil økes til 100 Gb/s eller til og med 400 Gb. /s, eller bredbåndsapplikasjoner, kan ikke lenger erstatte fiber, noe som reduserer fremtidige oppgraderingskostnader betydelig.
Sammendrag: Ettersom etterspørselen etter applikasjoner fortsetter å øke, beveger multimodusfiber seg mot lavt bøyetap, høy båndbredde og multi-bølgelengdemultipleksing. Blant dem er den mest potensielle applikasjonen OM5-fiber, som har den optimale ytelsen til dagens multimodusfiber, og gir en kraftig fiberløsning for systemer med flere bølgelengder på 100 Gb/s og 400 Gb/s i fremtiden. I tillegg, for å møte kravene til høyhastighets, høy båndbredde, lavkost datasenterkommunikasjon, ny multimodus fibre, slik som single multimode universelle fibre, utvikles også. I fremtiden vil Changfei lansere flere nye multimode fiberløsninger med bransjekolleger, noe som gir nye gjennombrudd og lavere kostnader til datasentre og fiberoptiske sammenkoblinger.