Prólogo: La fibra de comunicación se divide en fibra monomodo y fibra multimodo según la cantidad de modos de transmisión bajo su longitud de onda de aplicación. Debido al gran diámetro del núcleo de la fibra multimodo, se puede usar con fuentes de luz de bajo costo.Por lo tanto, tiene una amplia gama de aplicaciones en escenarios de transmisión de corta distancia, como centros de datos y redes de área local. Con el rápido desarrollo de la construcción de centros de datos en los últimos años, la fibra multimodo, que es la corriente principal del centro de datos y el área local aplicaciones de red, también ha dado paso a la primavera, causando gran preocupación.Hoy, vamos a hablar sobre el desarrollo de fibra multimodo.
Según la especificación estándar ISO/IEC 11801, la fibra multimodo se divide en cinco categorías principales: OM1, OM2, OM3, OM4 y OM5. Su correspondencia con IEC 60792-2-10 se muestra en la Tabla 1. Entre ellas, OM1, OM2 se refiere a la fibra multimodo tradicional de 62,5/125 mm y 50/125 mm.OM3, OM4 y OM5 se refieren a la nueva fibra multimodo de 10 Gigabit de 50/125 mm.
Primero:la fibra multimodo tradicional
El desarrollo de la fibra multimodo comenzó en las décadas de 1970 y 1980.Las primeras fibras multimodo incluían muchos tamaños, y cuatro tipos de tamaños incluidos en los estándares de la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) incluían cuatro. 140 μm. Debido al gran tamaño del revestimiento del núcleo, el costo de fabricación es alto, la resistencia a la flexión es baja, la cantidad de modos de transmisión aumenta y el ancho de banda se reduce.Por lo tanto, el tipo de tamaño de revestimiento de núcleo grande se elimina gradualmente y se forman gradualmente dos tamaños principales de revestimiento de núcleo.Son 50/125 μm y 62,5/125 μm, respectivamente.
En las primeras redes de área local, para reducir el costo del sistema de la red de área local tanto como fuera posible, generalmente se usaba un LED de bajo costo como fuente de luz. Debido a la baja potencia de salida del LED, el ángulo de divergencia es relativamente grande .Sin embargo, el diámetro del núcleo y la apertura numérica de la fibra multimodo de 50/125 mm son relativamente pequeños, lo que no favorece un acoplamiento eficiente con LED.En cuanto a la fibra multimodo de 62,5/125 mm con gran diámetro de núcleo y apertura numérica, se puede acoplar más potencia óptica al enlace óptico. Por lo tanto, la fibra multimodo de 50/125 mm no se usaba tanto como la fibra multimodo de 62,5/125 mm antes mediados de la década de 1990.
Con el aumento continuo de la tasa de transmisión de LAN, desde finales del siglo XX, la LAN se ha desarrollado por encima de la tasa de 1Gb/s.El ancho de banda de la fibra multimodo de 62,5/125 μm con LED como fuente de luz solo es incapaz de cumplir los requisitos gradualmente. En contraste, la fibra multimodo de 50/125 mm tiene una apertura numérica y un diámetro de núcleo más pequeños, y menos modos de conducción. Por lo tanto, el modo la dispersión de la fibra multimodo se reduce de manera efectiva y el ancho de banda aumenta significativamente.Debido al pequeño diámetro del núcleo, el costo de producción de la fibra multimodo de 50/125 mm también es más bajo, por lo que se vuelve a utilizar ampliamente.
El estándar IEEE 802.3z Gigabit Ethernet especifica que se pueden usar fibras multimodo de 50/125 mm y multimodo de 62,5/125 mm como medios de transmisión para Gigabit Ethernet.Sin embargo, para las redes nuevas, generalmente se prefiere la fibra multimodo de 50/125 mm.
Segundo:fibra multimodo optimizada por láser
Con el desarrollo de la tecnología, apareció el VCSEL (láser emisor de superficie de cavidad vertical) de 850 nm. Los láseres VCSEL se usan mucho porque son más baratos que los láseres de longitud de onda larga y pueden aumentar las velocidades de la red. Los láseres VCSEL se usan mucho porque son más baratos que los láseres de longitud de onda larga. láseres de longitud de onda y pueden aumentar las velocidades de la red. Debido a la diferencia entre los dos tipos de dispositivos emisores de luz, la fibra en sí debe modificarse para adaptarse a los cambios en la fuente de luz.
Para las necesidades de los láseres VCSEL, la Organización Internacional de Normalización/Comisión Electrotécnica Internacional (ISO/IEC) y la Alianza de la Industria de las Telecomunicaciones (TIA) han elaborado conjuntamente un nuevo estándar para fibra multimodo con un núcleo de 50 mm. ISO/IEC clasifica una nueva generación de fibra multimodo en la categoría OM3 (estándar IEC A1a.2) en su nuevo grado de fibra multimodo, que es una fibra multimodo optimizada por láser.
La fibra OM4 subsiguiente es en realidad una versión mejorada de la fibra multimodo OM3. En comparación con la fibra OM3, el estándar OM4 solo mejora el índice de ancho de banda de la fibra. Es decir, el estándar de fibra OM4 ha mejorado el ancho de banda de modo efectivo (EMB) y el ancho de banda de inyección total. (OFL) a 850 nm en comparación con la fibra OM3.Como se muestra en la Tabla 2 a continuación.
Hay muchos modos de transmisión en fibra multimodo, y también se presenta el problema de la resistencia a la flexión de la fibra.Cuando la fibra está doblada, el modo de orden alto se filtra fácilmente, lo que resulta en una pérdida de señal, es decir, una pérdida por flexión de la fibra. Con el número creciente de escenarios de aplicaciones en interiores, el cableado de fibra multimodo en un entorno estrecho ha Adelante requisitos más altos para su resistencia a la flexión.
A diferencia del perfil de índice de refracción simple de una fibra monomodo, el perfil de índice de refracción de una fibra multimodo es muy complejo y requiere un diseño de perfil de índice de refracción extremadamente fino y un proceso de fabricación. En los cuatro principales procesos de prefabricación actuales de la corriente principal internacional, el La preparación más precisa de fibra multimodo es el proceso de depósito químico de plasma (PCVD), representado por Changfei Company. deposición, lo que permite un control ultrafino de la curva del índice de refracción para lograr un alto ancho de banda.
Al optimizar el perfil del índice de refracción de la fibra multimodo, la fibra multimodo insensible a la flexión tiene una mejora significativa en la resistencia a la flexión, como se muestra en la Figura 1 a continuación.
Fig. 1 Comparación del rendimiento de macrocurvatura entre la fibra multimodo resistente a la flexión y la fibra multimodo convencional
Tercero:la nueva fibra multimodo (OM5)
La fibra OM3 y la fibra OM4 son fibras multimodo que se utilizan principalmente en la banda de 850 nm. A medida que la tasa de transmisión continúa aumentando, solo un diseño de banda de un solo canal generará costos de cableado cada vez más intensivos, y los costos asociados de administración y mantenimiento aumentarán en consecuencia. Por lo tanto, los técnicos intentan introducir el concepto de multiplexación por división de longitud de onda en el sistema de transmisión multimodo.Si se pueden transmitir múltiples longitudes de onda en una fibra, la cantidad correspondiente de fibra paralela y el costo de instalación y mantenimiento se pueden reducir considerablemente. En este contexto, surgió la fibra OM5.
La fibra multimodo OM5 se basa en la fibra OM4, que amplía el canal de gran ancho de banda y admite aplicaciones de transmisión de 850nm a 950nm. Las principales aplicaciones actuales son los diseños SWDM4 y SR4.2.SWDM4 es una multiplexación por división de longitud de onda de cuatro ondas cortas, que son 850 nm, 880 nm, 910 nm y 940 nm, respectivamente. De esta manera, una fibra óptica puede admitir los servicios de las cuatro fibras ópticas paralelas anteriores.SR4.2 es una multiplexación por división de dos longitudes de onda, utilizada principalmente para tecnología bidireccional de fibra única. El OM5 se puede combinar con láseres VCSEL con bajo rendimiento y bajo costo para cumplir mejor con la comunicación de corta distancia, como los centros de datos. La Tabla 3 a continuación es una comparación de las principales especificaciones de ancho de banda para las fibras OM4 y OM5.
En la actualidad, la fibra OM5 se ha utilizado como un nuevo tipo de fibra multimodo de gama alta. Uno de los casos comerciales más grandes es el caso comercial OM5 del centro de datos principal de Changfei y China Railways Corporation. El centro de datos apunta a las ventajas de aplicación de Fibra OM5 en el sistema de división de longitud de onda de SR4.2.Logra la máxima capacidad de comunicación al menor costo y se prepara para una mayor tasa de actualización en el futuro.La tasa futura se incrementará a 100 Gb/s o incluso a 400 Gb./s, o aplicaciones de banda ancha, ya no pueden reemplazar la fibra, lo que reduce significativamente los costos de actualización futuros.
Resumen: A medida que la demanda de aplicaciones continúa aumentando, la fibra multimodo se está moviendo hacia baja pérdida por curvatura, alto ancho de banda y multiplexación de múltiples longitudes de onda. Entre ellas, la aplicación más potencial es la fibra OM5, que tiene el rendimiento óptimo de la fibra multimodo actual, y proporciona una poderosa solución de fibra para sistemas de múltiples longitudes de onda de 100 Gb/s y 400 Gb/s en el futuro. También se están desarrollando fibras, como las fibras multimodo únicas de propósito general. En el futuro, Changfei lanzará más soluciones nuevas de fibra multimodo con pares de la industria, lo que traerá nuevos avances y costos más bajos para los centros de datos y las interconexiones de fibra óptica.