Predslov: Komunikačné vlákno je rozdelené na jednovidové vlákno a multimódové vlákno podľa počtu prenosových režimov v rámci jeho aplikačnej vlnovej dĺžky. Vďaka veľkému priemeru jadra multimódového vlákna ho možno použiť s lacnými svetelnými zdrojmi. Preto má širokú škálu aplikácií v scenároch prenosu na krátke vzdialenosti, ako sú dátové centrá a lokálne siete. S rýchlym rozvojom výstavby dátových centier v posledných rokoch sa multimódové vlákno, ktoré je hlavným prúdom dátových centier a miestnej oblasti sieťových aplikácií, tiež ohlásila jar, čo vyvolalo všeobecné obavy. Dnes si povieme niečo o vývoji multimódového vlákna.
Podľa štandardnej špecifikácie ISO/IEC 11801 je multimódové vlákno rozdelené do piatich hlavných kategórií: OM1, OM2, OM3, OM4 a OM5. Jeho zhoda s IEC 60792-2-10 je uvedená v tabuľke 1. Medzi nimi OM1, OM2 odkazuje na tradičné 62,5/125 mm a 50/125 mm multimódové vlákno. OM3, OM4 a OM5 označujú nové 50/125 mm 10 Gigabitové multimódové vlákno.
Po prvé:tradičné multimódové vlákno
Vývoj multimódového vlákna sa začal v 70. a 80. rokoch 20. storočia. Prvé multimódové vlákna obsahovali mnoho veľkostí a štyri typy veľkostí zahrnuté v normách Medzinárodnej elektrotechnickej komisie (IEC) zahŕňali štyri. Priemer plášťa jadra je rozdelený na 50/125 μm, 62,5/125 μm, 85/125 μm a 100/ 140 μm. Kvôli veľkej veľkosti plášťa jadra sú výrobné náklady vysoké, odolnosť v ohybe je nízka, počet režimov prenosu sa zvyšuje a šírka pásma sa znižuje. Preto sa postupne eliminuje typ veľkej veľkosti plášťa jadra a postupne sa vytvárajú dve hlavné veľkosti plášťa jadra. Sú 50/125 μm a 62,5/125 μm.
V ranej lokálnej sieti, aby sa čo najviac znížili systémové náklady na lokálnu sieť, sa ako zdroj svetla vo všeobecnosti používala lacná LED dióda. Kvôli nízkemu výstupnému výkonu LED je uhol divergencie relatívne veľký. . Priemer jadra a numerická apertúra 50/125 mm multimódového vlákna sú však relatívne malé, čo neprispieva k efektívnemu spojeniu s LED. Pokiaľ ide o 62,5/125 mm multimódové vlákno s veľkým priemerom jadra a numerickou apertúrou, k optickému spojeniu môže byť pripojený väčší optický výkon. Preto 50/125 mm multimódové vlákno nebolo tak široko používané ako 62,5/125 mm multimódové vlákno pred polovice 90. rokov 20. storočia.
S neustálym nárastom prenosovej rýchlosti LAN sa od konca 20. storočia LAN rozvíjala nad rýchlosť lGb/s. Šírka pásma 62,5/125 μm multimódového vlákna s LED ako svetelným zdrojom len postupne nedokáže splniť požiadavky. Naproti tomu 50/125 mm multimódové vlákno má menšiu numerickú apertúru a priemer jadra a menej režimov vedenia. disperzia multimódového vlákna je efektívne znížená a šírka pásma je výrazne zvýšená. Vďaka malému priemeru jadra sú výrobné náklady 50/125 mm multi-mode vlákna tiež nižšie, takže je opäť široko používané.
Štandard IEEE 802.3z Gigabit Ethernet špecifikuje, že 50/125 mm multimódové a 62,5/125 mm multimódové vlákna možno použiť ako prenosové médium pre gigabitový Ethernet. Pre nové siete sa však vo všeobecnosti uprednostňuje 50/125 mm multimódové vlákno.
Po druhé:laserom optimalizované multimódové vlákno
S rozvojom technológie sa objavil 850 nm VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser). Lasery VCSEL sú široko používané, pretože sú lacnejšie ako lasery s dlhou vlnovou dĺžkou a môžu zvýšiť rýchlosť siete. Lasery VCSEL sú široko používané, pretože sú lacnejšie ako dlhovlnné lasery. lasery s vlnovou dĺžkou a môžu zvýšiť rýchlosť siete. Vzhľadom na rozdiel medzi týmito dvoma typmi zariadení vyžarujúcich svetlo musí byť samotné vlákno upravené tak, aby sa prispôsobilo zmenám svetelného zdroja.
Pre potreby laserov VCSEL Medzinárodná organizácia pre normalizáciu/Medzinárodná elektrotechnická komisia (ISO/IEC) a Aliancia telekomunikačného priemyslu (TIA) spoločne navrhli nový štandard pre multimódové vlákno s 50 mm jadrom. ISO/IEC klasifikuje novú generáciu multimódového vlákna do kategórie OM3 (IEC štandard A1a.2) v jeho novej kvalite multimódového vlákna, čo je laserovo optimalizované multimódové vlákno.
Nasledujúce vlákno OM4 je v skutočnosti vylepšenou verziou multimódového vlákna OM3. V porovnaní s vláknom OM3 štandard OM4 zlepšuje iba index šírky pásma vlákna. To znamená, že štandard vlákna OM4 zlepšil šírku pásma efektívneho režimu (EMB) a plnú šírku pásma vstrekovania. (OFL) pri 850 nm v porovnaní s vláknom OM3. Ako je uvedené v tabuľke 2 nižšie.
V multimódovom vlákne existuje mnoho spôsobov prenosu a vzniká aj problém odolnosti vlákna v ohybe. Keď je vlákno ohnuté, režim vysokého rádu ľahko unikne, čo má za následok stratu signálu, to znamená stratu ohybu vlákna. S rastúcim počtom scenárov použitia v interiéri sa kabeláž multimódového vlákna v úzkom prostredí kladie dopredu vyššie požiadavky na jeho ohybovú odolnosť.
Na rozdiel od jednoduchého profilu indexu lomu jednovidového vlákna je profil indexu lomu viacvidového vlákna veľmi zložitý, čo si vyžaduje mimoriadne jemný návrh profilu indexu lomu a výrobný proces. V súčasných štyroch hlavných prefabrikačných procesoch medzinárodného hlavného prúdu je najpresnejšou prípravou multimódového vlákna je proces plazmovo-chemického poveternostného nanášania (PCVD) zastúpený spoločnosťou Changfei Company. Tento proces sa líši od ostatných procesov tým, že má vrstvu nanášania niekoľko tisíc vrstiev a hrúbku len asi 1 mikrón na vrstvu počas nanášanie, umožňujúce ultrajemné riadenie krivky indexu lomu na dosiahnutie vysokej šírky pásma.
Optimalizáciou profilu indexu lomu multimódového vlákna má multimódové vlákno necitlivé na ohyb výrazné zlepšenie odolnosti v ohybe, ako je znázornené na obrázku 1 nižšie.
Obr.1 Porovnanie výkonnosti makroohybu medzi ohybom odolným multimódovým vláknom a konvenčným multimódovým vláknom
Po tretie:nové multimódové vlákno (OM5)
Vlákna OM3 a OM4 sú multimódové vlákna, ktoré sa používajú hlavne v pásme 850 nm. Keďže prenosová rýchlosť sa neustále zvyšuje, iba jednokanálové pásmo bude mať za následok stále intenzívnejšie náklady na kabeláž a súvisiace náklady na správu a údržbu sa zodpovedajúcim spôsobom zvýšia. Preto sa technici pokúšajú zaviesť do multimódového prenosového systému koncept vlnového multiplexovania. Ak je možné na jednom vlákne prenášať viacero vlnových dĺžok, zodpovedajúci počet paralelných vlákien a náklady na pokládku a údržbu sa môžu výrazne znížiť. V tejto súvislosti vzniklo vlákno OM5.
Multimódové vlákno OM5 je založené na vlákne OM4, ktoré rozširuje kanál s veľkou šírkou pásma a podporuje prenosové aplikácie od 850 nm do 950 nm. Súčasnými hlavnými aplikáciami sú návrhy SWDM4 a SR4.2. SWDM4 je multiplexovanie vlnových dĺžok štyroch krátkych vĺn, ktoré sú 850 nm, 880 nm, 910 nm a 940 nm. Týmto spôsobom môže optické vlákno podporovať služby predchádzajúcich štyroch paralelných optických vlákien. SR4.2 je multiplexovanie s delením dvoch vlnových dĺžok, ktoré sa používa hlavne pre jednovláknovú obojsmernú technológiu. OM5 je možné zladiť s lasermi VCSEL s nízkym výkonom a nízkymi nákladmi, aby lepšie vyhovovali komunikácii na krátke vzdialenosti, ako sú dátové centrá. Tabuľka 3 nižšie je porovnanie hlavných špecifikácií šírky pásma pre vlákna OM4 a OM5.
V súčasnosti sa vlákno OM5 používa ako nový typ špičkového multimódového vlákna. Jedným z najväčších obchodných prípadov je komerčný prípad OM5 hlavného dátového centra Changfei a China Railways Corporation. Dátové centrum sa zameriava na aplikačné výhody OM5 vlákno v systéme delenia vlnovej dĺžky SR4.2. Dosahuje maximálnu kapacitu komunikácie pri najnižších nákladoch a pripravuje sa na ďalšiu rýchlosť aktualizácie v budúcnosti. Budúca rýchlosť sa zvýši na 100 Gb/s alebo dokonca 400 Gb. /s alebo širokopásmové aplikácie už nemôžu nahradiť vlákno, čo výrazne znižuje budúce náklady na upgrade.
Zhrnutie: Keďže dopyt po aplikáciách neustále rastie, multimódové vlákno smeruje k nízkej strate ohybu, veľkej šírke pásma a multi-vlnovému multiplexovaniu. Medzi nimi je najpotenciálnejšou aplikáciou vlákno OM5, ktoré má optimálny výkon súčasného multimódového vlákna, a poskytuje výkonné optické riešenie pre systémy s viacerými vlnovými dĺžkami 100 Gb/sa 400 Gb/s v budúcnosti. Okrem toho, aby sa splnili požiadavky na vysokorýchlostnú, širokopásmovú a nízkonákladovú komunikáciu dátových centier, nový multimódový Vyvíjajú sa aj vlákna, ako sú jednovidové viacrežimové vlákna na všeobecné použitie. V budúcnosti spoločnosť Changfei uvedie na trh viac nových riešení s viacrežimovými vláknami s rovesníkmi v odvetví, čo prinesie nové objavy a nižšie náklady do dátových centier a optických prepojení.