はじめに: 通信ファイバは、その適用波長における伝送モードの数に応じて、シングルモード ファイバとマルチモード ファイバに分けられます。マルチモード ファイバのコア径が大きいため、低コストの光源で使用できます。したがって、データセンターやローカルエリアネットワークなど、近距離伝送シナリオで幅広い用途があります。近年のデータセンター建設の急速な発展に伴い、データセンターとローカルエリアの主流であるマルチモードファイバーネットワーク アプリケーションも春の到来を告げ、広く懸念を引き起こしています。今日は、マルチモード ファイバの開発について話しましょう。
標準 ISO/IEC 11801 仕様によると、マルチモード ファイバは、OM1、OM2、OM3、OM4、および OM5 の 5 つの主要なカテゴリに分類されます。IEC 60792-2-10 との対応を表 1 に示します。そのうちの OM1、OM2従来の 62.5/125mm および 50/125mm マルチモード ファイバーを指します。OM3、OM4、および OM5 は、新しい 50/125mm 10 ギガビット マルチモード ファイバーを指します。
初め:従来のマルチモード ファイバ
マルチモード ファイバの開発は、1970 年代と 1980 年代に始まりました。初期のマルチモードファイバには多くのサイズがあり、国際電気標準会議 (IEC) 規格に含まれる 4 種類のサイズには 4 つが含まれていました。コアクラッドのサイズが大きいため、製造コストが高く、耐屈曲性が低く、伝送モードの数が増加し、帯域幅が減少します。したがって、コア被覆サイズが大きいタイプは徐々に排除され、2 つの主要なコア被覆サイズが徐々に形成されます。それぞれ 50/125 μm と 62.5/125 μm です。
初期のローカル エリア ネットワークでは、ローカル エリア ネットワークのシステム コストを可能な限り削減するために、一般に低コストの LED が光源として使用されていました。LED の出力電力が低いため、発散角は比較的大きくなります。 .ただし、50/125mm マルチモード ファイバのコア径と開口数は比較的小さく、LED との効率的な結合にはつながりません。コア径と開口数が大きい 62.5/125mm マルチモード ファイバに関しては、より多くの光パワーを光リンクに結合できます。 1990年代半ば。
20 世紀末以降、LAN の伝送速度は継続的に向上しており、LAN は 1Gb/s を超える速度で開発されてきました。光源として LED を使用した 62.5/125 μm マルチモード ファイバの帯域幅は、要件を徐々に満たせなくなりつつあります。対照的に、50/125 mm マルチモード ファイバは、開口数とコア径が小さく、伝導モードが少なくなります。したがって、モードマルチモードファイバーの分散が効果的に減少し、帯域幅が大幅に増加します。コア径が小さいため、50/125mm マルチモード ファイバの製造コストも低くなるため、再び広く使用されています。
IEEE 802.3z ギガビット イーサネット規格は、50/125mm マルチモードおよび 62.5/125mm マルチモード ファイバをギガビット イーサネットの伝送メディアとして使用できることを規定しています。ただし、新しいネットワークでは、50/125mm マルチモード ファイバーが一般的に好まれます。
2番:レーザー最適化マルチモードファイバー
技術の発展に伴い、850 nm VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser) が登場しました。 2種類の発光デバイスの違いにより、光源の変化に対応するにはファイバー自体を変更する必要があります。
VCSEL レーザーのニーズに対応するため、国際標準化機構/国際電気標準会議 (ISO/IEC) と電気通信産業同盟 (TIA) は共同で、50mm コアのマルチモード ファイバーの新しい規格を起草しました。レーザー最適化マルチモード ファイバーである新しいマルチモード ファイバー グレードの OM3 カテゴリ (IEC 規格 A1a.2) へのマルチモード ファイバーの。
後続のOM4ファイバーは、実際にはOM3マルチモードファイバーのアップグレードバージョンです.OM3ファイバーと比較して、OM4標準はファイバー帯域幅指数のみを改善します.つまり、OM4ファイバー標準は有効モード帯域幅（EMB）と全注入帯域幅を改善しました. OM3 ファイバーと比較した 850 nm での (OFL)。以下の表 2 に示すとおりです。
マルチモードファイバには多くの伝送モードがあり、ファイバの曲げ抵抗の問題も生じます。ファイバが曲がると、高次モードが漏れやすくなり、信号の損失、つまりファイバの曲げ損失が発生します。屋内アプリケーションのシナリオが増えるにつれて、狭い環境でのマルチモード ファイバの配線はその曲げ抵抗に対するより高い要件を前進させます。
シングルモード ファイバーの単純な屈折率プロファイルとは異なり、マルチモード ファイバーの屈折率プロファイルは非常に複雑であり、非常に細かい屈折率プロファイルの設計と製造プロセスが必要です。マルチモードファイバーの最も正確な準備は、Changfei Company に代表されるプラズマ化学ウェザーデポジション (PCVD) プロセスです。このプロセスは、数千層の堆積層と、1 層あたりわずか約 1 ミクロンの厚さであるという点で、他のプロセスとは異なります。超微細な屈折率曲線制御を可能にし、高帯域幅を実現します。
マルチモード ファイバの屈折率プロファイルを最適化することにより、下の図 1 に示すように、曲げの影響を受けないマルチモード ファイバの曲げ耐性が大幅に向上します。
図1 耐屈曲マルチモードファイバと従来のマルチモードファイバのマクロベンド性能比較
三番:新しいマルチモード ファイバー (OM5)
OM3 ファイバーと OM4 ファイバーは、主に 850nm 帯域で使用されるマルチモード ファイバーです。伝送速度が増加し続けるにつれて、シングル チャネル バンド設計のみでは配線コストがますます集中し、それに応じて関連する管理および保守コストが増加します。したがって、技術者は波長分割多重化の概念をマルチモード伝送システムに導入しようとしています。1 本のファイバーで複数の波長を伝送できる場合、対応する並列ファイバーの数と、敷設および保守のコストを大幅に削減できます。これに関連して、OM5 ファイバーが誕生しました。
OM5 マルチモード ファイバーは OM4 ファイバーに基づいており、高帯域幅チャネルを拡大し、850nm から 950nm までの伝送アプリケーションをサポートします。現在の主流のアプリケーションは、SWDM4 および SR4.2 設計です。SWDM4 は、それぞれ 850 nm、880 nm、910 nm、および 940 nm の 4 つの短波の波長分割多重です。このようにして、光ファイバーは、以前の 4 つの並列光ファイバーのサービスをサポートできます。SR4.2 は 2 波長分割多重方式で、主にシングル ファイバー双方向技術に使用されます。OM5 は、データ センターなどの短距離通信により適した、低パフォーマンスで低コストの VCSEL レーザーと組み合わせることができます。以下の表 3 は次のとおりです。 OM4 および OM5 ファイバーの主な帯域幅仕様の比較。
現在、OM5 ファイバーは新しいタイプのハイエンド マルチモード ファイバーとして使用されています。最大のビジネス ケースの 1 つは、Changfei と China Railways Corporation のメイン データ センターの OM5 商用ケースです。 SR4.2の波長分割方式のOM5ファイバー。最小のコストで最大容量の通信を実現し、将来のさらなるアップグレード率に備えます。将来のレートは 100Gb/s または 400Gb まで増加します。/s、または広帯域アプリケーションは、ファイバーを置き換えることができなくなり、将来のアップグレード コストが大幅に削減されます。
概要: アプリケーションの需要が増加し続けるにつれて、マルチモード ファイバーは、低曲げ損失、高帯域幅、および多波長多重化に向かって進んでいます。その中で、最も潜在的なアプリケーションは、現在のマルチモード ファイバーの最適なパフォーマンスを備えた OM5 ファイバーです。将来の 100Gb/s および 400Gb/s の多波長システム向けの強力なファイバー ソリューションを提供します。さらに、高速、高帯域幅、低コストのデータ センター通信の要件を満たすために、新しいマルチモード単一のマルチモード汎用ファイバーなどのファイバーも開発されています。将来、Changfei は業界の同業者と共に、より多くの新しいマルチモード ファイバー ソリューションを立ち上げ、データセンターと光ファイバー相互接続に新たなブレークスルーと低コストをもたらします。