Prefácio: A fibra de comunicação é dividida em fibra monomodo e fibra multimodo de acordo com o número de modos de transmissão sob seu comprimento de onda de aplicação. Devido ao grande diâmetro do núcleo da fibra multimodo, ela pode ser usada com fontes de luz de baixo custo. Portanto, possui uma ampla gama de aplicações em cenários de transmissão de curta distância, como data centers e redes locais. Com o rápido desenvolvimento da construção de data centers nos últimos anos, a fibra multimodo, que é a corrente principal dos data centers e áreas locais aplicações de rede, também inaugurou a primavera, causando preocupação generalizada.Hoje, vamos falar sobre o desenvolvimento da fibra multimodo.
De acordo com a especificação padrão ISO/IEC 11801, a fibra multimodo é dividida em cinco categorias principais: OM1, OM2, OM3, OM4 e OM5. Sua correspondência com IEC 60792-2-10 é mostrada na Tabela 1. Entre eles OM1, OM2 refere-se à fibra multimodo tradicional de 62,5/125 mm e 50/125 mm. OM3, OM4 e OM5 referem-se à nova fibra multimodo 50/125mm 10 Gigabit.
Primeiro:a fibra multimodo tradicional
O desenvolvimento da fibra multimodo começou nas décadas de 1970 e 1980. As primeiras fibras multimodo incluíam muitos tamanhos, e quatro tipos de tamanhos incluídos nos padrões da Comissão Eletrotécnica Internacional (IEC) incluíam quatro. O diâmetro do revestimento do núcleo é dividido em 50/125 μm, 62,5/125 μm, 85/125 μm e 100/ 140 μm. Devido ao grande tamanho do revestimento do núcleo, o custo de fabricação é alto, a resistência à flexão é baixa, o número de modos de transmissão é aumentado e a largura de banda é reduzida. Portanto, o tipo de grande tamanho de revestimento do núcleo é gradualmente eliminado e dois tamanhos principais de revestimento do núcleo são gradualmente formados. Eles são 50/125 μm e 62,5/125 μm, respectivamente.
Nas primeiras redes locais, a fim de reduzir ao máximo o custo do sistema da rede local, um LED de baixo custo era geralmente usado como fonte de luz. Devido à baixa potência de saída do LED, o ângulo de divergência é relativamente grande . No entanto, o diâmetro do núcleo e a abertura numérica da fibra multimodo de 50/125 mm são relativamente pequenos, o que não conduz ao acoplamento eficiente com o LED. Quanto à fibra multimodo de 62,5/125 mm com grande diâmetro de núcleo e abertura numérica, mais potência óptica pode ser acoplada ao link óptico. Portanto, a fibra multimodo de 50/125 mm não era tão amplamente utilizada quanto a fibra multimodo de 62,5/125 mm antes do meados da década de 1990.
Com o aumento contínuo da taxa de transmissão da LAN, desde o final do século 20, a LAN se desenvolveu acima da taxa de lGb/s. A largura de banda da fibra multimodo de 62,5/125 μm com LED como fonte de luz só é gradualmente incapaz de atender aos requisitos. Em contraste, a fibra multimodo de 50/125 mm tem uma abertura numérica e diâmetro de núcleo menores, e menos modos de condução. a dispersão da fibra multimodo é efetivamente reduzida e a largura de banda é significativamente aumentada. Devido ao pequeno diâmetro do núcleo, o custo de produção da fibra multimodo de 50/125 mm também é menor, por isso é amplamente utilizado novamente.
O padrão IEEE 802.3z Gigabit Ethernet especifica que fibras multimodo de 50/125 mm e multimodo de 62,5/125 mm podem ser usadas como meio de transmissão para Gigabit Ethernet. No entanto, para novas redes, a fibra multimodo de 50/125 mm é geralmente preferida.
Segundo:fibra multimodo otimizada para laser
Com o desenvolvimento da tecnologia, apareceu o VCSEL (Laser emissor de superfície de cavidade vertical) de 850 nm. Os lasers VCSEL são amplamente utilizados porque são mais baratos que os lasers de comprimento de onda longo e podem aumentar a velocidade da rede. lasers de comprimento de onda e podem aumentar as velocidades da rede. Devido à diferença entre os dois tipos de dispositivos emissores de luz, a própria fibra deve ser modificada para acomodar mudanças na fonte de luz.
Para as necessidades dos lasers VCSEL, a Organização Internacional de Padronização/Comissão Eletrotécnica Internacional (ISO/IEC) e a Aliança da Indústria de Telecomunicações (TIA) elaboraram em conjunto um novo padrão para fibra multimodo com núcleo de 50 mm.ISO/IEC classifica uma nova geração da fibra multimodo na categoria OM3 (padrão IEC A1a.2) em seu novo grau de fibra multimodo, que é uma fibra multimodo otimizada para laser.
A fibra OM4 subsequente é na verdade uma versão atualizada da fibra multimodo OM3. Em comparação com a fibra OM3, o padrão OM4 apenas melhora o índice de largura de banda da fibra. Ou seja, o padrão de fibra OM4 melhorou a largura de banda de modo efetivo (EMB) e a largura de banda de injeção total (OFL) a 850 nm em comparação com a fibra OM3. Conforme mostrado na Tabela 2 abaixo.
Existem muitos modos de transmissão na fibra multimodo, e o problema da resistência à flexão da fibra também surge. Quando a fibra é dobrada, o modo de alta ordem vaza facilmente, resultando em perda de sinal, ou seja, perda de flexão da fibra. Com o número crescente de cenários de aplicação interna, a fiação de fibra multimodo em um ambiente estreito colocou encaminhar requisitos mais elevados para sua resistência à flexão.
Ao contrário do perfil de índice de refração simples de uma fibra monomodo, o perfil de índice de refração de uma fibra multimodo é muito complexo, exigindo um projeto e processo de fabricação de perfil de índice de refração extremamente fino. Nos atuais quatro principais processos de pré-fabricação do mainstream internacional, o A preparação mais precisa de fibra multimodo é o processo de deposição química de plasma (PCVD), representado pela Changfei Company. Este processo difere de outros processos porque possui uma camada de deposição de vários milhares de camadas e uma espessura de apenas cerca de 1 mícron por camada durante deposição, permitindo o controle ultrafino da curva do índice de refração para alcançar alta largura de banda.
Ao otimizar o perfil do índice de refração da fibra multimodo, a fibra multimodo insensível à flexão tem uma melhoria significativa na resistência à flexão, conforme mostrado na Figura 1 abaixo.
Fig.1 Comparação do desempenho de macrocurvatura entre fibra multimodo resistente à flexão e fibra multimodo convencional
Terceiro:a nova fibra multimodo (OM5)
A fibra OM3 e a fibra OM4 são fibras multimodo usadas principalmente na banda de 850 nm. À medida que a taxa de transmissão continua a aumentar, apenas um design de banda de canal único resultará em custos de fiação cada vez mais intensivos, e os custos associados de gerenciamento e manutenção aumentarão de acordo .Portanto, os técnicos tentam introduzir o conceito de multiplexação por divisão de comprimento de onda no sistema de transmissão multimodo. Se vários comprimentos de onda puderem ser transmitidos em uma fibra, o número correspondente de fibras paralelas e o custo de instalação e manutenção podem ser bastante reduzidos. Nesse contexto, a fibra OM5 surgiu.
A fibra multimodo OM5 é baseada na fibra OM4, que amplia o canal de alta largura de banda e suporta aplicações de transmissão de 850 nm a 950 nm. As principais aplicações atuais são os designs SWDM4 e SR4.2. SWDM4 é uma multiplexação por divisão de comprimento de onda de quatro ondas curtas, que são 850 nm, 880 nm, 910 nm e 940 nm, respectivamente. Desta forma, uma fibra óptica pode suportar os serviços das quatro fibras ópticas paralelas anteriores. SR4.2 é uma multiplexação por divisão de dois comprimentos de onda, usada principalmente para tecnologia bidirecional de fibra única. O OM5 pode ser combinado com lasers VCSEL com baixo desempenho e baixo custo para melhor atender à comunicação de curta distância, como data centers. uma comparação das principais especificações de largura de banda para fibras OM4 e OM5.
Atualmente, a fibra OM5 tem sido usada como um novo tipo de fibra multimodo de última geração. Um dos maiores casos de negócios é o caso comercial OM5 do principal data center de Changfei e da China Railways Corporation. Fibra OM5 no sistema de divisão de comprimento de onda do SR4.2. Ele atinge a capacidade máxima de comunicação com o menor custo e se prepara para taxas de atualização adicionais no futuro. A taxa futura será aumentada para 100 Gb/s ou até 400 Gb. /s, ou aplicações de banda larga, não podem mais substituir a fibra, reduzindo significativamente os custos de atualização futura.
Resumo: À medida que a demanda por aplicações continua a aumentar, a fibra multimodo está se movendo em direção a baixa perda de curvatura, alta largura de banda e multiplexação de vários comprimentos de onda. Entre eles, a aplicação mais potencial é a fibra OM5, que tem o desempenho ideal da fibra multimodo atual, e fornece uma solução de fibra poderosa para sistemas de vários comprimentos de onda de 100 Gb/s e 400 Gb/s no futuro. Além disso, para atender aos requisitos de comunicação de data center de alta velocidade, alta largura de banda e baixo custo, novo multimodo fibras, como fibras multimodo únicas de uso geral, também estão sendo desenvolvidas. No futuro, Changfei lançará mais novas soluções de fibra multimodo com pares da indústria, trazendo novos avanços e custos mais baixos para data centers e interconexões de fibra óptica.