Cuvânt înainte: Fibra de comunicație este împărțită în fibră monomod și fibră multimodă în funcție de numărul de moduri de transmisie sub lungimea de undă de aplicare. Datorită diametrului mare al miezului fibrei multimode, poate fi utilizată cu surse de lumină cu cost redus.Prin urmare, are o gamă largă de aplicații în scenarii de transmisie pe distanțe scurte, cum ar fi centrele de date și rețelele locale. Odată cu dezvoltarea rapidă a construcției centrelor de date în ultimii ani, fibra multimodală, care este curentul principal al centrului de date și al zonei locale aplicații de rețea, a introdus, de asemenea, în primăvară, provocând îngrijorare larg răspândită. Astăzi, să vorbim despre dezvoltarea fibrei multimode.
Conform specificației standard ISO/IEC 11801, fibra multimod este împărțită în cinci categorii majore: OM1, OM2, OM3, OM4 și OM5. Corespondența sa cu IEC 60792-2-10 este prezentată în tabelul 1. Printre acestea OM1, OM2 se referă la fibră multimodală tradițională de 62,5/125 mm și 50/125 mm.OM3, OM4 și OM5 se referă la noua fibră multimod 50/125mm 10 Gigabit.
Primul:fibră tradițională multimodală
Dezvoltarea fibrei multimodale a început în anii 1970 și 1980.Fibrele multimode timpurii au inclus multe dimensiuni, iar patru tipuri de dimensiuni incluse în standardele Comisiei Electrotehnice Internaționale (IEC) au inclus patru. Diametrul placajului miezului este împărțit în 50/125 μm, 62,5/125 μm, 85/125 μm și 100/ 140 μm. Datorită dimensiunii mari a placajului miezului, costul de fabricație este mare, rezistența la îndoire este slabă, numărul de moduri de transmisie este crescut și lățimea de bandă este redusă.Prin urmare, tipul dimensiunii de placare a miezului mare este eliminat treptat și se formează treptat două dimensiuni principale de placare a miezului.Acestea sunt de 50/125 μm, respectiv 62,5/125 μm.
În rețeaua locală timpurie, pentru a reduce costul sistemului al rețelei locale cât mai mult posibil, un LED low-cost a fost în general folosit ca sursă de lumină. Datorită puterii scăzute de ieșire a LED-ului, unghiul de divergență este relativ mare .Cu toate acestea, diametrul miezului și deschiderea numerică a fibrei multimode de 50/125 mm sunt relativ mici, ceea ce nu favorizează cuplarea eficientă cu LED-ul.În ceea ce privește fibra multimod de 62,5/125 mm cu diametru mare de miez și deschidere numerică, mai multă putere optică poate fi cuplată la legătura optică. Prin urmare, fibra multimod de 50/125 mm nu a fost la fel de utilizată ca fibra multimod de 62,5/125 mm înainte de mijlocul anilor 1990.
Odată cu creșterea continuă a ratei de transmisie LAN, de la sfârșitul secolului al XX-lea, LAN-ul a fost dezvoltat peste rata lGb/s.Lățimea de bandă a fibrei multimode de 62,5/125 μm cu LED ca sursă de lumină nu poate îndeplini cerințele decât treptat. În schimb, fibra multimodală de 50/125 mm are o deschidere numerică și un diametru de miez mai mici și mai puține moduri de conducere. Prin urmare, modul dispersia fibrei multi-mode este redusă efectiv, iar lățimea de bandă este crescută semnificativ.Datorită diametrului mic al miezului, costul de producție al fibrei multimode de 50/125 mm este, de asemenea, mai mic, așa că este utilizat din nou pe scară largă.
Standardul IEEE 802.3z Gigabit Ethernet specifică faptul că fibrele multimode de 50/125 mm și multimode de 62,5/125 mm pot fi utilizate ca medii de transmisie pentru Gigabit Ethernet.Cu toate acestea, pentru rețelele noi, fibra multimod de 50/125 mm este în general preferată.
Al doilea:fibră multimodă optimizată cu laser
Odată cu dezvoltarea tehnologiei, a apărut VCSEL (Laser cu emisie de suprafață cu cavitate verticală) de 850 nm. Laserele VCSEL sunt utilizate pe scară largă deoarece sunt mai ieftine decât laserele cu lungime de undă lungă și pot crește vitezele rețelei. Laserele VCSEL sunt utilizate pe scară largă deoarece sunt mai ieftine decât laserele lungi. lasere cu lungime de undă și pot crește vitezele rețelei.Datorită diferenței dintre cele două tipuri de dispozitive care emit lumină, fibra în sine trebuie modificată pentru a se adapta la schimbările sursei de lumină.
Pentru nevoile laserelor VCSEL, Organizația Internațională pentru Standardizare/Comisia Electrotehnică Internațională (ISO/IEC) și Alianța Industriei Telecomunicațiilor (TIA) au elaborat în comun un nou standard pentru fibră multimodală cu miez de 50 mm. ISO/IEC clasifică o nouă generație. de fibră multimodă în categoria OM3 (standardul IEC A1a.2) în noul său grad de fibră multimod, care este o fibră multimodă optimizată cu laser.
Fibra OM4 ulterioară este de fapt o versiune îmbunătățită a fibrei multimodale OM3. În comparație cu fibra OM3, standardul OM4 îmbunătățește doar indicele de lățime de bandă a fibrei. Adică, standardul de fibră OM4 a îmbunătățit lățimea de bandă a modului efectiv (EMB) și lățimea de bandă de injecție completă. (OFL) la 850 nm comparativ cu fibra OM3.După cum se arată în Tabelul 2 de mai jos.
Există multe moduri de transmisie în fibra multimodală și se pune și problema rezistenței la încovoiere a fibrei.Când fibra este îndoită, modul de comandă înaltă se scurge cu ușurință, rezultând pierderea semnalului, adică pierderea prin îndoire a fibrei. Odată cu creșterea numărului de scenarii de aplicare în interior, cablarea fibrei multimode într-un mediu îngust a pus transmite cerințe mai mari pentru rezistența sa la încovoiere.
Spre deosebire de profilul simplu al indicelui de refracție al unei fibre monomodale, profilul indicelui de refracție al unei fibre multimodale este foarte complex, necesitând un proces de proiectare și fabricare a profilului de indice de refracție extrem de fin. Cea mai precisă preparare a fibrei multimodale este procesul de depunere chimică în plasmă (PCVD), reprezentat de compania Changfei. Acest proces diferă de alte procese prin faptul că are un strat de depunere de câteva mii de straturi și o grosime de numai aproximativ 1 micron per strat în timpul depunere, permițând controlul ultra-fin al curbei indicelui de refracție pentru a obține o lățime de bandă mare.
Prin optimizarea profilului indicelui de refracție al fibrei multimodale, fibra multimodală insensibilă la îndoire are o îmbunătățire semnificativă a rezistenței la încovoiere, așa cum se arată în Figura 1 de mai jos.
Fig.1 Comparație între performanța de macrobend între fibra multimodală rezistentă la îndoire și fibra multimod convențională
Al treilea:noua fibră multimodală (OM5)
Fibra OM3 și fibra OM4 sunt fibre multimodale utilizate în principal în banda de 850 nm. Pe măsură ce rata de transmisie continuă să crească, doar un design de bandă cu un singur canal va duce la costuri de cablare din ce în ce mai intense, iar costurile asociate de gestionare și întreținere vor crește în consecință. .De aceea, tehnicienii încearcă să introducă conceptul de multiplexare prin divizare a lungimii de undă în sistemul de transmisie multimod.Dacă mai multe lungimi de undă pot fi transmise pe o singură fibră, numărul corespunzător de fibre paralele și costurile de așezare și întreținere pot fi mult reduse. În acest context, a luat ființă fibra OM5.
Fibra multimod OM5 se bazează pe fibra OM4, care lărgește canalul cu lățime de bandă mare și acceptă aplicații de transmisie de la 850nm la 950nm. Aplicațiile curente principale sunt modelele SWDM4 și SR4.2.SWDM4 este o diviziune a lungimii de undă multiplexare a patru unde scurte, care sunt 850 nm, 880 nm, 910 nm și, respectiv, 940 nm. În acest fel, o fibră optică poate susține serviciile celor patru fibre optice paralele anterioare.SR4.2 este o diviziune de multiplexare cu două lungimi de undă, utilizată în principal pentru tehnologia bidirecțională cu o singură fibră. OM5 poate fi asortat cu lasere VCSEL cu performanțe scăzute și costuri reduse pentru a satisface mai bine comunicațiile pe distanțe scurte, cum ar fi centrele de date. Tabelul 3 de mai jos este o comparație a specificațiilor principale ale lățimii de bandă pentru fibrele OM4 și OM5.
În prezent, fibra OM5 a fost folosită ca un nou tip de fibră multimodă high-end. Unul dintre cele mai mari cazuri de afaceri este cazul comercial OM5 al centrului de date principal al Changfei și China Railways Corporation. Centrul de date vizează avantajele aplicației Fibră OM5 în sistemul de diviziune a lungimii de undă din SR4.2.Obține capacitatea maximă de comunicare la cel mai mic cost și se pregătește pentru rata de actualizare ulterioară în viitor.Rata viitoare va fi crescută la 100 Gb/s sau chiar la 400 Gb./s, sau aplicațiile de bandă largă, nu mai pot înlocui fibra, reducând semnificativ costurile viitoare de upgrade.
Rezumat: Pe măsură ce cererea de aplicații continuă să crească, fibra multimodală se îndreaptă către pierderi de îndoire reduse, lățime de bandă mare și multiplexare cu mai multe lungimi de undă. Printre acestea, cea mai potențială aplicație este fibra OM5, care are performanța optimă a fibrei multimodale actuale, și oferă o soluție puternică de fibră pentru sisteme cu mai multe lungimi de undă de 100 Gb/s și 400 Gb/s în viitor. În plus, pentru a satisface cerințele de comunicare de mare viteză, lățime de bandă mare și costuri reduse, noul multimod Fibrele, cum ar fi fibrele unice multimode de uz general, sunt, de asemenea, dezvoltate. În viitor, Changfei va lansa mai multe noi soluții de fibră multimodală cu parteneri din industrie, aducând noi descoperiri și costuri mai mici pentru centrele de date și interconexiunile cu fibră optică.