Предисловие: Коммуникационное волокно делится на одномодовое волокно и многомодовое волокно в зависимости от количества режимов передачи на длине волны его применения. Из-за большого диаметра сердцевины многомодового волокна его можно использовать с недорогими источниками света.Поэтому он имеет широкий спектр применений в сценариях передачи на короткие расстояния, таких как центры обработки данных и локальные сети. В связи с быстрым развитием строительства центров обработки данных в последние годы многомодовое волокно, которое является сетевых приложений, также открыл весной, вызывая всеобщее беспокойство. Сегодня, давайте поговорим о развитии многомодового волокна.
Согласно спецификации стандарта ISO/IEC 11801, многомодовое волокно делится на пять основных категорий: OM1, OM2, OM3, OM4 и OM5. Его соответствие стандарту IEC 60792-2-10 показано в таблице 1. Среди них OM1, OM2. относится к традиционному многомодовому волокну 62,5/125 мм и 50/125 мм.OM3, OM4 и OM5 относятся к новому 10-гигабитному многомодовому оптоволокну 50/125 мм.
Первый:традиционное многомодовое волокно
Разработка многомодового волокна началась в 1970-х и 1980-х годах.Ранние многомодовые волокна включали множество размеров, и четыре типа размеров, включенных в стандарты Международной электротехнической комиссии (МЭК), включали четыре. Диаметр оболочки сердцевины делится на 50/125 мкм, 62,5/125 мкм, 85/125 мкм и 100 мкм 140 мкм. Из-за большого размера оболочки сердечника стоимость изготовления высока, сопротивление изгибу низкое, количество режимов передачи увеличено, а полоса пропускания уменьшена.Таким образом, тип большого размера оболочки сердечника постепенно устраняется, и постепенно формируются два основных размера оболочки сердечника.Они составляют 50/125 мкм и 62,5/125 мкм соответственно.
В ранней локальной сети, чтобы максимально снизить системную стоимость локальной сети, в качестве источника света обычно использовался недорогой светодиод. Из-за низкой выходной мощности светодиода угол расхождения относительно велик. .Однако диаметр сердцевины и числовая апертура многомодового волокна 50/125 мм относительно малы, что не способствует эффективной связи со светодиодами.Что касается многомодового волокна 62,5/125 мм с большим диаметром сердцевины и числовой апертурой, то к оптическому каналу может быть подключена большая оптическая мощность. середина 1990-х.
С непрерывным увеличением скорости передачи данных в локальной сети с конца 20-го века скорость передачи данных в локальной сети превышала 1 Гбит/с.Полоса пропускания многомодового волокна 62,5/125 мкм со светодиодом в качестве источника света лишь постепенно перестает соответствовать требованиям. Многомодовое волокно 50/125 мм, напротив, имеет меньшую числовую апертуру и диаметр сердцевины, а также меньше мод проводимости. дисперсия многомодового волокна эффективно снижается, а пропускная способность значительно увеличивается.Из-за малого диаметра сердечника стоимость производства многомодового волокна 50/125 мм также ниже, поэтому оно снова широко используется.
Стандарт IEEE 802.3z Gigabit Ethernet указывает, что многомодовые волокна 50/125 мм и 62,5/125 мм могут использоваться в качестве среды передачи для Gigabit Ethernet.Однако для новых сетей обычно предпочтительнее использовать многомодовое волокно 50/125 мм.
Второй:оптимизированное для лазера многомодовое волокно
С развитием технологий появился 850-нм VCSEL (лазер с вертикальным излучением с поверхностным излучением). Лазеры VCSEL широко используются, потому что они дешевле, чем длинноволновые лазеры, и могут увеличить скорость сети. Лазеры VCSEL широко используются, потому что они дешевле, чем длинноволновые лазеры. длины волны лазеров и может увеличить скорость сети. Из-за разницы между двумя типами светоизлучающих устройств само волокно должно быть модифицировано, чтобы приспосабливаться к изменениям в источнике света.
Для нужд лазеров VCSEL Международная организация по стандартизации/Международная электротехническая комиссия (ISO/IEC) и Альянс индустрии телекоммуникаций (TIA) совместно разработали новый стандарт для многомодового волокна с сердечником 50 мм. ISO/IEC классифицирует новое поколение многомодового волокна в категорию OM3 (стандарт IEC A1a.2) в своем новом классе многомодового волокна, который представляет собой многомодовое волокно, оптимизированное для работы с лазером.
Последующее волокно OM4 фактически является модернизированной версией многомодового волокна OM3. По сравнению с волокном OM3, стандарт OM4 только улучшает индекс пропускной способности волокна. То есть стандарт волокна OM4 улучшил эффективную полосу пропускания моды (EMB) и полную пропускную способность инжекции. (OFL) при 850 нм по сравнению с волокном OM3.Как показано в таблице 2 ниже.
В многомодовом волокне существует множество режимов передачи, и также возникает проблема сопротивления волокна изгибу.Когда волокно изгибается, мода высокого порядка легко протекает, что приводит к потере сигнала, то есть к потере сигнала изгиба волокна. выдвигают повышенные требования к его сопротивлению изгибу.
В отличие от простого профиля показателя преломления одномодового волокна, профиль показателя преломления многомодового волокна очень сложен и требует очень точного проектирования профиля показателя преломления и процесса изготовления. наиболее точной подготовкой многомодового волокна является процесс плазмохимического атмосферного осаждения (PCVD), представленный компанией Changfei. осаждение, позволяющее сверхточно контролировать кривую показателя преломления для достижения высокой пропускной способности.
Благодаря оптимизации профиля показателя преломления многомодового волокна нечувствительное к изгибу многомодовое волокно имеет значительное улучшение сопротивления изгибу, как показано на рисунке 1 ниже.
Рис. 1. Сравнение характеристик на макроизгиб между устойчивым к изгибу многомодовым волокном и обычным многомодовым волокном
В третьих:новое многомодовое волокно (OM5)
Волокно OM3 и OM4 — это многомодовое волокно, в основном используемое в диапазоне 850 нм. Поскольку скорость передачи продолжает увеличиваться, только конструкция одноканального диапазона приведет к все более и более интенсивным затратам на проводку, а связанные с этим затраты на управление и обслуживание будут соответственно увеличиваться. Поэтому технические специалисты пытаются внедрить концепцию мультиплексирования с разделением по длинам волн в многорежимную систему передачи.Если по одному волокну можно передавать несколько длин волн, соответствующее количество параллельных волокон и стоимость прокладки и обслуживания могут быть значительно снижены. В этом контексте появилось волокно OM5.
Многомодовое волокно OM5 основано на волокне OM4, которое расширяет канал с высокой пропускной способностью и поддерживает приложения для передачи от 850 до 950 нм. В настоящее время основными приложениями являются конструкции SWDM4 и SR4.2.SWDM4 представляет собой мультиплексирование с разделением по длине волны четырех коротких волн, которые составляют 850 нм, 880 нм, 910 нм и 940 нм соответственно. Таким образом, оптическое волокно может поддерживать услуги предыдущих четырех параллельных оптических волокон.SR4.2 представляет собой мультиплексирование с разделением по двум длинам волн, в основном используемое для одноволоконной двунаправленной технологии. OM5 можно сочетать с лазерами VCSEL с низкой производительностью и низкой стоимостью, чтобы лучше соответствовать связи на короткие расстояния, например, в центрах обработки данных. Таблица 3 ниже. сравнение основных характеристик полосы пропускания для волокон OM4 и OM5.
В настоящее время волокно OM5 используется в качестве нового типа высококачественного многомодового волокна. Одним из крупнейших бизнес-кейсов является коммерческий пример OM5 главного центра обработки данных Changfei и China Railways Corporation. Центр обработки данных нацелен на преимущества применения Волокно OM5 в системе разделения длины волны SR4.2.Он обеспечивает максимальную пропускную способность связи при наименьших затратах и готов к дальнейшему обновлению в будущем.В будущем скорость будет увеличена до 100 Гбит/с или даже до 400 Гбит./s, или широкополосные приложения, больше не могут заменить оптоволокно, что значительно снижает будущие затраты на модернизацию.
Резюме: Поскольку спрос на приложения продолжает расти, многомодовое волокно движется в сторону низких потерь на изгибах, высокой пропускной способности и многоволнового мультиплексирования. Среди них наиболее потенциальным применением является волокно OM5, которое имеет оптимальные характеристики современного многомодового волокна, и обеспечивает мощное оптоволоконное решение для многоволновых систем 100 Гбит/с и 400 Гбит/с в будущем. также разрабатываются волокна, такие как одиночные многомодовые волокна общего назначения. В будущем Changfei запустит больше новых многомодовых оптоволоконных решений с коллегами по отрасли, что принесет новые прорывы и снизит затраты для центров обработки данных и волоконно-оптических межсоединений.