Förord: Kommunikationsfiber delas in i singelmodsfiber och multimodfiber enligt antalet överföringslägen under dess applikationsvåglängd. På grund av multimodfiberns stora kärndiameter kan den användas med lågkostnadsljuskällor. Därför har den ett brett utbud av applikationer i scenarier för kortdistansöverföring, såsom datacenter och lokala nätverk. Med den snabba utvecklingen av datacenterkonstruktion under de senaste åren, multimode fiber, som är huvudfåran i datacenter och lokalt område nätverksapplikationer, har också inlett våren, vilket orsakar utbredd oro.Idag, låt oss prata om utvecklingen av multimode fiber.
Enligt standarden ISO/IEC 11801-specifikationen är multimodfiber indelad i fem huvudkategorier: OM1, OM2, OM3, OM4 och OM5. Dess överensstämmelse med IEC 60792-2-10 visas i tabell 1. Bland dem OM1, OM2 hänvisar till den traditionella 62,5/125 mm och 50/125 mm multimode fibern. OM3, OM4 och OM5 hänvisar till den nya 50/125 mm 10 Gigabit multimode fibern.
Första:den traditionella multimodfibern
Utvecklingen av multimodfiber började på 1970- och 1980-talen. Tidiga multimodfibrer inkluderade många storlekar, och fyra typer av storlekar inkluderade i International Electrotechnical Commission (IEC) standarder inkluderade fyra. Kärnbeklädnadens diameter är uppdelad i 50/125 μm, 62,5/125 μm, 85/125 μm och 100/ 140 μm. På grund av kärnbeklädnadens stora storlek är tillverkningskostnaden hög, böjmotståndet är dåligt, antalet överföringslägen ökas och bandbredden minskas. Därför elimineras typen av den stora kärnbeklädnaden gradvis, och två huvudsakliga kärnbeklädningsstorlekar formas gradvis. De är 50/125 μm respektive 62,5/125 μm.
I det tidiga lokala nätverket, för att minska systemkostnaden för det lokala nätverket så mycket som möjligt, användes i allmänhet en lågkostnads-LED som ljuskälla. På grund av låg LED-utgångseffekt är divergensvinkeln relativt stor . Kärndiametern och den numeriska öppningen för 50/125 mm multi-mode fiber är dock relativt liten, vilket inte bidrar till effektiv koppling med LED. När det gäller 62,5/125 mm multimodsfiber med stor kärndiameter och numerisk bländare, kan mer optisk kraft kopplas till den optiska länken. Därför användes 50/125 mm multimodsfiber inte lika flitigt som 62,5/125 mm multimodsfibern innan mitten av 1990-talet.
Med den kontinuerliga ökningen av LAN-överföringshastigheten, sedan slutet av 1900-talet, har LAN utvecklats över lGb/s-hastigheten. Bandbredden på 62,5/125 μm multimodfiber med LED som ljuskälla kan bara gradvis inte uppfylla kraven. Däremot har 50/125 mm multimodfiber en mindre numerisk bländare och kärndiameter och färre ledningslägen. spridningen av flermodsfiber reduceras effektivt och bandbredden ökas avsevärt. På grund av den lilla kärndiametern är produktionskostnaden för 50/125 mm multi-mode fiber också lägre, så den används ofta igen.
IEEE 802.3z Gigabit Ethernet-standarden specificerar att 50/125 mm multimode och 62.5/125 mm multimode fibrer kan användas som överföringsmedia för Gigabit Ethernet. Men för nya nätverk är 50/125 mm multimodfiber i allmänhet att föredra.
Andra:laseroptimerad multimodfiber
Med utvecklingen av teknik dök 850 nm VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) upp. VCSEL-lasrar används i stor utsträckning eftersom de är billigare än långvågslasrar och kan öka nätverkshastigheterna. VCSEL-lasrar används ofta eftersom de är billigare än lång- våglängdslasrar och kan öka nätverkshastigheterna. På grund av skillnaden mellan de två typerna av ljusavgivande enheter måste själva fibern modifieras för att ta emot förändringar i ljuskällan.
För behoven hos VCSEL-lasrar har International Organization for Standardization/International Electrotechnical Commission (ISO/IEC) och Telecommunications Industry Alliance (TIA) tillsammans utarbetat en ny standard för multimodfiber med en 50 mm kärna. ISO/IEC klassificerar en ny generation av multimodefiber till OM3-kategorin (IEC-standard A1a.2) i sin nya multimodefiberkvalitet, som är en laseroptimerad multimodfiber.
Den efterföljande OM4-fibern är faktiskt en uppgraderad version av OM3-multimodsfiber. Jämfört med OM3-fiber förbättrar OM4-standarden bara fiberbandbreddsindexet. Det vill säga, OM4-fiberstandarden har förbättrat den effektiva modebandbredden (EMB) och den fulla insprutningsbandbredden (OFL) vid 850 nm jämfört med OM3-fibern. Som visas i tabell 2 nedan.
Det finns många överföringssätt i multimodfiber, och problemet med fiberns böjmotstånd uppstår också. När fibern böjs läcker högordsläget lätt, vilket resulterar i förlust av signal, det vill säga böjförlust av fibern. Med det ökande antalet inomhusapplikationsscenarier har kabeldragningen av multimodfiber i en trång miljö medfört framåt högre krav på dess böjmotstånd.
Till skillnad från den enkla brytningsindexprofilen för en enkelmodsfiber är brytningsindexprofilen för en multimodfiber mycket komplex, vilket kräver en extremt fin brytningsindexprofildesign och tillverkningsprocess. den mest exakta beredningen av multimodfiber är plasmakemisk väderdeposition (PCVD), som representeras av Changfei Company. Denna process skiljer sig från andra processer genom att den har ett avsättningsskikt på flera tusen skikt och en tjocklek på endast cirka 1 mikron per skikt under avsättning, vilket möjliggör ultrafin kontroll av brytningsindexkurvan för att uppnå hög bandbredd.
Genom att optimera brytningsindexprofilen för multimodfiber har den böjningsokänsliga multimodfibern en signifikant förbättring av böjmotståndet, som visas i figur 1 nedan.
Fig. 1 Jämförelse av makroböjningsprestanda mellan böjningsbeständig multimodfiber och konventionell multimodfiber
Tredje:den nya multimode fibern (OM5)
OM3-fiber och OM4-fiber är multimodfiber som huvudsakligen används i 850nm-bandet. När överföringshastigheten fortsätter att öka, kommer endast en enkanalsbanddesign att resultera i mer och mer intensiva ledningskostnader, och de tillhörande förvaltnings- och underhållskostnaderna kommer att öka i enlighet med detta. .Därför försöker teknikerna införa konceptet för våglängdsmultiplexering i multimodsöverföringssystemet. Om flera våglängder kan överföras på en fiber kan motsvarande antal parallella fibrer och kostnaden för läggning och underhåll reduceras kraftigt. I detta sammanhang kom OM5-fibern till.
OM5 multimode fiber är baserad på OM4 fiber, som breddar kanalen med hög bandbredd och stöder överföringsapplikationer från 850nm till 950nm. De nuvarande vanliga applikationerna är SWDM4 och SR4.2 design. SWDM4 är en våglängdsmultiplexering av fyra korta vågor, som är 850 nm, 880 nm, 910 nm respektive 940 nm. På detta sätt kan en optisk fiber stödja tjänsterna för de tidigare fyra parallella optiska fibrerna. SR4.2 är en tvåvågsdivisionsmultiplex, huvudsakligen använd för enkelfiber dubbelriktad teknik. OM5 kan matchas med VCSEL-lasrar med låg prestanda och låg kostnad för att bättre möta kortdistanskommunikation såsom datacenter. Tabell 3 nedan är en jämförelse av huvudbandbreddsspecifikationerna för OM4- och OM5-fibrer.
För närvarande har OM5-fiber använts som en ny typ av avancerad multimode-fiber. Ett av de största affärsfallen är det kommersiella OM5-fallet för Changfei och China Railways Corporations huvuddatacenter. Datacentret syftar till tillämpningsfördelarna med OM5-fiber i våglängdsdelningssystemet för SR4.2. Den uppnår maximal kapacitetskommunikation till lägsta kostnad och förbereder för ytterligare uppgraderingstakt i framtiden. Den framtida hastigheten kommer att höjas till 100 Gb/s eller till och med 400 Gb. /s, eller bredbandsapplikationer, kan inte längre ersätta fiber, vilket avsevärt minskar framtida uppgraderingskostnader.
Sammanfattning: När efterfrågan på applikationer fortsätter att öka, rör sig multimodfiber mot låg böjförlust, hög bandbredd och multiplexering med flera våglängder. Bland dem är den mest potentiella applikationen OM5-fiber, som har den optimala prestandan för nuvarande multimodfiber, och tillhandahåller en kraftfull fiberlösning för system med flera våglängder på 100 Gb/s och 400 Gb/s i framtiden. Dessutom, för att möta kraven på höghastighets, hög bandbredd och låg kostnad datacenterkommunikation, nytt multimode fibrer, som enkla multimode-universalfibrer, utvecklas också. I framtiden kommer Changfei att lansera fler nya multimode-fiberlösningar med branschkollegor, vilket ger nya genombrott och lägre kostnader för datacenter och fiberoptiska sammankopplingar.