Lời nói đầu: Sợi truyền thông được chia thành sợi đơn mode và sợi đa mode tùy theo số lượng chế độ truyền theo bước sóng ứng dụng của nó. Do đường kính lõi lớn của sợi đa mode nên có thể sử dụng với các nguồn sáng chi phí thấp. Do đó, nó có nhiều ứng dụng trong các tình huống truyền khoảng cách ngắn, chẳng hạn như trung tâm dữ liệu và mạng cục bộ. Với sự phát triển nhanh chóng của việc xây dựng trung tâm dữ liệu trong những năm gần đây, cáp quang đa mode, vốn là xu hướng chủ đạo của trung tâm dữ liệu và khu vực địa phương các ứng dụng mạng cũng đã mở ra mùa xuân, gây ra mối lo ngại rộng rãi. Hôm nay, chúng ta hãy nói về sự phát triển của sợi đa mode.
Theo thông số kỹ thuật tiêu chuẩn ISO/IEC 11801, sợi đa mode được chia thành năm loại chính: OM1, OM2, OM3, OM4 và OM5. Sự tương ứng của nó với IEC 60792-2-10 được thể hiện trong Bảng 1. Trong số đó có OM1, OM2 dùng để chỉ sợi đa mode 62,5/125mm và 50/125mm truyền thống. OM3, OM4 và OM5 đề cập đến sợi đa mode 50/125mm 10 Gigabit mới.
Đầu tiên:sợi đa mode truyền thống
Sự phát triển của cáp quang đa mode bắt đầu vào những năm 1970 và 1980. Sợi đa mode ban đầu bao gồm nhiều kích cỡ và bốn loại kích thước được nêu trong tiêu chuẩn của Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế (IEC) bao gồm bốn loại. Đường kính lớp bọc lõi được chia thành 50/125 μm, 62,5/125 μm, 85/125 μm và 100/ 140 μm.Do lớp bọc lõi có kích thước lớn nên giá thành sản xuất cao, khả năng chống uốn kém, số lượng chế độ truyền tăng lên và băng thông giảm. Vì vậy, loại vỏ bọc lõi có kích thước lớn dần bị loại bỏ, hai kích thước vỏ bọc lõi chính dần được hình thành. Chúng lần lượt là 50/125 μm và 62,5/125 μm.
Trong mạng cục bộ ban đầu, để giảm chi phí hệ thống của mạng cục bộ càng nhiều càng tốt, đèn LED giá rẻ thường được sử dụng làm nguồn sáng. Do công suất đầu ra LED thấp nên Góc phân kỳ tương đối lớn . Tuy nhiên, đường kính lõi và khẩu độ số của sợi đa chế độ 50/125mm tương đối nhỏ, điều này không có lợi cho việc ghép nối hiệu quả với đèn LED. Đối với sợi đa mode 62,5/125mm có đường kính lõi lớn và khẩu độ số, có thể ghép nhiều công suất quang hơn vào liên kết quang. Do đó, sợi đa mode 50/125mm không được sử dụng rộng rãi như sợi đa mode 62,5/125mm trước khi có sự ra đời của sợi quang đa mode 62,5/125mm. giữa những năm 1990.
Với tốc độ truyền mạng LAN không ngừng tăng lên, kể từ cuối thế kỷ 20, mạng LAN đã được phát triển trên tốc độ lGb/s. Băng thông của sợi đa mode 62,5/125μm với đèn LED làm nguồn sáng dần dần không thể đáp ứng được yêu cầu. Ngược lại, sợi đa mode 50/125mm có khẩu độ số và đường kính lõi nhỏ hơn cũng như ít chế độ dẫn hơn. Do đó, chế độ này Sự phân tán của sợi đa chế độ được giảm thiểu một cách hiệu quả và băng thông được tăng lên đáng kể. Do đường kính lõi nhỏ nên giá thành sản xuất sợi đa mode 50/125mm cũng thấp hơn nên lại được sử dụng rộng rãi.
Tiêu chuẩn IEEE 802.3z Gigabit Ethernet chỉ định rằng sợi đa mode 50/125mm và sợi đa mode 62,5/125mm có thể được sử dụng làm phương tiện truyền dẫn cho Gigabit Ethernet. Tuy nhiên, đối với các mạng mới, sợi đa mode 50/125mm thường được ưu tiên hơn.
Thứ hai:sợi đa mode được tối ưu hóa bằng laser
Với sự phát triển của công nghệ, VCSEL (Laser phát ra bề mặt khoang dọc) 850 nm đã xuất hiện. Laser VCSEL được sử dụng rộng rãi vì chúng rẻ hơn laser bước sóng dài và có thể tăng tốc độ mạng. Laser VCSEL được sử dụng rộng rãi vì chúng rẻ hơn so với laser bước sóng dài. bước sóng laser và có thể tăng tốc độ mạng. Do sự khác biệt giữa hai loại thiết bị phát sáng, bản thân sợi quang phải được sửa đổi để phù hợp với những thay đổi của nguồn sáng.
Để đáp ứng nhu cầu về laser VCSEL, Tổ chức Tiêu chuẩn hóa Quốc tế/Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế (ISO/IEC) và Liên minh Công nghiệp Viễn thông (TIA) đã cùng nhau soạn thảo một tiêu chuẩn mới cho sợi quang đa mode có lõi 50mm. ISO/IEC phân loại thế hệ mới của sợi đa mode vào loại OM3 (tiêu chuẩn IEC A1a.2) ở loại sợi đa mode mới, là sợi đa mode được tối ưu hóa bằng laser.
Sợi OM4 tiếp theo thực chất là phiên bản nâng cấp của sợi đa mode OM3. So với sợi OM3, chuẩn OM4 chỉ cải thiện chỉ số băng thông sợi. Nghĩa là, chuẩn sợi OM4 đã cải thiện băng thông chế độ hiệu quả (EMB) và băng thông tiêm đầy đủ (OFL) ở bước sóng 850 nm so với sợi OM3. Như thể hiện trong Bảng 2 dưới đây.
Có nhiều phương thức truyền dẫn trong sợi quang đa mode và vấn đề về khả năng chống uốn của sợi cũng nảy sinh. Khi sợi bị uốn cong, chế độ bậc cao dễ bị rò rỉ, dẫn đến mất tín hiệu, tức là sợi bị mất do uốn cong. Với số lượng ứng dụng trong nhà ngày càng tăng, việc nối dây cáp quang đa mode trong môi trường hẹp đã đặt ra vấn đề chuyển tiếp các yêu cầu cao hơn về khả năng chống uốn của nó.
Không giống như cấu hình chiết suất đơn giản của sợi đơn mode, cấu hình chiết suất của sợi đa mode rất phức tạp, đòi hỏi quy trình thiết kế và chế tạo cấu hình chiết suất cực kỳ tốt. Trong bốn quy trình đúc sẵn chính hiện nay của dòng chính quốc tế, Chuẩn bị chính xác nhất của sợi đa mode là quy trình lắng đọng thời tiết hóa học plasma (PCVD), do Công ty Changfei đại diện. Quá trình này khác với các quy trình khác ở chỗ nó có lớp lắng đọng vài nghìn lớp và độ dày chỉ khoảng 1 micron mỗi lớp trong suốt quá trình. lắng đọng, cho phép kiểm soát đường cong chiết suất siêu mịn để đạt được băng thông cao.
Bằng cách tối ưu hóa đặc tính chiết suất của sợi đa mode, sợi đa mode không nhạy uốn cong có sự cải thiện đáng kể về khả năng chống uốn, như trong Hình 1 bên dưới.
Hình 1 So sánh hiệu suất macrobend giữa sợi đa mode chịu uốn và sợi đa mode thông thường
thứ ba:sợi đa mode mới (OM5)
Sợi OM3 và sợi OM4 là sợi đa mode được sử dụng chủ yếu ở băng tần 850nm. Khi tốc độ truyền tiếp tục tăng, chỉ thiết kế băng tần một kênh sẽ dẫn đến chi phí đi dây ngày càng lớn và chi phí quản lý và bảo trì liên quan sẽ tăng theo .Vì vậy, các kỹ thuật viên cố gắng đưa khái niệm ghép kênh phân chia bước sóng vào hệ thống truyền dẫn đa chế độ. Nếu có thể truyền nhiều bước sóng trên một sợi, số lượng sợi song song tương ứng cũng như chi phí lắp đặt và bảo trì có thể giảm đáng kể. Trong bối cảnh này, sợi OM5 ra đời.
Sợi đa mode OM5 dựa trên sợi OM4, giúp mở rộng kênh băng thông cao và hỗ trợ các ứng dụng truyền dẫn từ 850nm đến 950nm. Các ứng dụng phổ biến hiện nay là thiết kế SWDM4 và SR4.2. SWDM4 là sự ghép kênh phân chia bước sóng gồm bốn sóng ngắn, lần lượt là 850 nm, 880 nm, 910 nm và 940 nm. Theo cách này, một sợi quang có thể hỗ trợ các dịch vụ của bốn sợi quang song song trước đó. SR4.2 là thiết bị ghép kênh phân chia hai bước sóng, chủ yếu được sử dụng cho công nghệ hai chiều sợi đơn. OM5 có thể được kết hợp với laser VCSEL với hiệu suất thấp và chi phí thấp để đáp ứng tốt hơn giao tiếp khoảng cách ngắn như trung tâm dữ liệu. Bảng 3 bên dưới là so sánh các thông số kỹ thuật băng thông chính cho sợi OM4 và OM5.
Hiện tại, sợi OM5 đã được sử dụng như một loại sợi đa mode cao cấp mới. Một trong những trường hợp kinh doanh lớn nhất là trường hợp thương mại OM5 của Changfei và trung tâm dữ liệu chính của Tập đoàn Đường sắt Trung Quốc. Trung tâm dữ liệu đang hướng tới các lợi thế ứng dụng của Sợi OM5 trong hệ thống phân chia bước sóng của SR4.2. Nó đạt được dung lượng truyền thông tối đa với chi phí thấp nhất và chuẩn bị cho tốc độ nâng cấp hơn nữa trong tương lai. Tốc độ trong tương lai sẽ được tăng lên 100Gb/s hoặc thậm chí 400Gb. /s hoặc các ứng dụng băng rộng không còn có thể thay thế cáp quang, giúp giảm đáng kể chi phí nâng cấp trong tương lai.
Tóm tắt: Khi nhu cầu về các ứng dụng tiếp tục tăng, sợi đa mode đang hướng tới suy hao uốn thấp, băng thông cao và ghép kênh đa bước sóng. Trong số đó, ứng dụng tiềm năng nhất là sợi OM5, có hiệu suất tối ưu của sợi đa mode hiện tại, và cung cấp giải pháp cáp quang mạnh mẽ cho các hệ thống đa bước sóng 100Gb/s và 400Gb/s trong tương lai. Ngoài ra, để đáp ứng yêu cầu về truyền thông trung tâm dữ liệu tốc độ cao, băng thông cao, chi phí thấp, đa chế độ mới Các sợi, chẳng hạn như sợi đa năng đơn mode, cũng đang được phát triển. Trong tương lai, Changfei sẽ tung ra nhiều giải pháp sợi đa mode mới hơn với các công ty cùng ngành, mang lại những đột phá mới và giảm chi phí cho các trung tâm dữ liệu và kết nối cáp quang.