Lời nói đầu: Sợi truyền thông được chia thành sợi đơn mode và sợi đa mode tùy theo số mode truyền dẫn dưới bước sóng ứng dụng của nó.Do đường kính lõi lớn của sợi đa mode, nó có thể được sử dụng với các nguồn sáng giá rẻ.Do đó, nó có nhiều ứng dụng trong các kịch bản truyền khoảng cách ngắn, chẳng hạn như trung tâm dữ liệu và mạng cục bộ. các ứng dụng mạng, cũng đã xuất hiện vào mùa xuân, gây ra mối quan tâm rộng rãi. Hôm nay, hãy nói về sự phát triển của sợi quang đa mode.
Theo thông số kỹ thuật tiêu chuẩn ISO / IEC 11801, sợi quang đa mode được chia thành 5 loại chính: OM1, OM2, OM3, OM4 và OM5. đề cập đến sợi quang đa chế độ 62,5 / 125mm và 50 / 125mm truyền thống.OM3, OM4 và OM5 đề cập đến sợi quang đa chế độ 50 / 125mm 10 Gigabit mới.
Ngày thứ nhất:sợi quang đa mode truyền thống
Sự phát triển của sợi quang đa mode bắt đầu từ những năm 1970 và 1980.Các sợi đa mode ban đầu bao gồm nhiều kích cỡ, và bốn loại kích thước có trong tiêu chuẩn của Ủy ban Kỹ thuật Điện Quốc tế (IEC) bao gồm bốn. Đường kính lớp bọc lõi được chia thành 50/125 μm, 62,5 / 125 μm, 85/125 μm và 100 / 140 μm.Do kích thước lớn của lớp bọc lõi, chi phí sản xuất cao, khả năng chống uốn kém, số lượng chế độ truyền dẫn tăng lên và băng thông bị giảm.Do đó, loại tấm ốp lõi có kích thước lớn dần bị loại bỏ, và dần dần hình thành hai kích thước tấm ốp lõi chính.Chúng có kích thước 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 nhiều nhất có thể, đèn LED giá rẻ thường được sử dụng làm nguồn sáng. Do công suất đầu ra của đèn LED thấp, Góc phân kỳ tương đối lớn .Tuy nhiên, đường kính lõi và khẩu độ số của sợi quang đa chế độ 50 / 125mm tương đối nhỏ, không có lợi cho việc ghép nối hiệu quả với đèn LED.Đối với sợi quang đa chế độ 62,5 / 125mm với đường kính lõi lớn và khẩu độ số, có thể kết hợp nhiều công suất quang hơn với liên kết quang. Do đó, sợi đa chế độ 50 / 125mm không được sử dụng rộng rãi như sợi đa chế độ 62,5 / 125mm trước khi giữa những năm 1990.
Với sự gia tăng liên tục của tốc độ truyền dẫn mạng LAN, kể từ cuối thế kỷ 20, mạng LAN đã được phát triển trên tốc độ lGb / s.Băng thông của sợi quang đa chế độ 62,5 / 125μm với đèn LED làm nguồn sáng dần dần không thể đáp ứng được yêu cầu, ngược lại, sợi quang đa chế độ 50 / 125mm có khẩu độ và đường kính lõi số nhỏ hơn và ít chế độ dẫn hơn. sự phân tán của sợi quang đa mode được giảm thiểu một cách hiệu quả, và băng thông được tăng lên đáng kể.Do đường kính lõi nhỏ, giá thành sản xuất sợi đa mode 50 / 125mm cũng thấp hơn nên được sử dụng rộng rãi trở lại.
Tiêu chuẩn IEEE 802.3z Gigabit Ethernet chỉ định rằng các sợi đa chế độ 50 / 125mm và 62,5 / 125mm có thể được sử dụng làm phương tiện truyền dẫn cho Gigabit Ethernet.Tuy nhiên, đối với các mạng mới, sợi quang đa chế độ 50 / 125mm thường được ưu tiên hơn.
Thứ hai:sợi quang đa chế độ được tối ưu hóa bằng laser
Với sự phát triển của công nghệ, VCSEL 850 nm (Laser phát xạ bề mặt khoang dọc) đã xuất hiện. LaserCSEL được sử dụng rộng rãi vì rẻ hơn laser bước sóng dài và có thể tăng tốc độ mạng. LaserCSEL được sử dụng rộng rãi vì rẻ hơn laser dài bước sóng laser và có thể làm tăng tốc độ mạng.Do sự khác biệt giữa hai loại thiết bị phát sáng, bản thân sợi quang phải được sửa đổi để thích ứng với sự thay đổi của nguồn sáng.
Đối với nhu cầu của 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 với lõi 50mm .ISO / IEC phân loại thế hệ mới. của sợi quang đa chế độ vào loại OM3 (tiêu chuẩn IEC A1a.2) trong cấp sợi quang đa chế độ mới, là loại sợi quang đa chế độ được tối ưu hóa bằng laser.
Sợi OM4 tiếp theo thực sự là một phiên bản nâng cấp của sợi quang đa chế độ OM3. So với sợi OM3, tiêu chuẩn OM4 chỉ cải thiện chỉ số băng thông sợi quang, tức là tiêu chuẩn sợi OM4 đã cải thiện băng thông chế độ hiệu quả (EMB) và băng thông tiêm đầy (OFL) ở bước sóng 850 nm so với sợi OM3.Như 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 được đưa ra.Khi sợi quang bị uốn cong, chế độ bậc cao dễ bị rò rỉ, dẫn đến mất tín hiệu, tức là làm mất tín hiệu của sợi quang. 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 quá trình thiết kế và chế tạo cấu hình chỉ số khúc xạ cực kỳ tốt. Quá trình chuẩn bị chính xác nhất của sợi đa mode là quy trình lắng đọng hóa học plasma (PCVD) do Công ty Changfei đại diện. lắng đọng, cho phép điều khiển đường cong chiết suất cực tốt để đạt được băng thông cao.
Bằng cách tối ưu hóa cấu hình chiết suất của sợi quang đa mode, sợi quang đa mode không nhạy cảm khi uốn có sự cải thiện đáng kể về khả năng chống uốn, như thể hiện trong Hình 1 bên dưới.
Hình 1 So sánh hiệu suất macrobend giữa sợi quang đa chế độ chống uốn và sợi quang đa chế độ thông thường
Ngày thứ ba:sợi quang đa mode mới (OM5)
Sợi OM3 và sợi OM4 là loại sợi đa mode chủ yếu được sử dụng ở băng tần 850nm. Khi tốc độ truyền tiếp tục tăng, chỉ thiết kế băng tần đơn kênh sẽ dẫn đến chi phí đi dây ngày càng cao và chi phí quản lý và bảo trì liên quan sẽ tăng tương ứng. Do đó, 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 quang, số lượng sợi song song tương ứng và chi phí lắp đặt và bảo trì có thể giảm đáng kể. Trong bối cảnh đó, sợi OM5 ra đời.
Sợi đa chế độ OM5 dựa trên sợi OM4, giúp mở rộng kênh băng thông cao và hỗ trợ các ứng dụng truyền từ 850nm đến 950nm. Các ứng dụng chủ đạo hiện nay là thiết kế SWDM4 và SR4.2.SWDM4 là sự ghép kênh phân chia bước sóng của bốn sóng ngắn, lần lượt là 850 nm, 880 nm, 910 nm và 940 nm. Bằng cách này, một sợi quang có thể hỗ trợ các dịch vụ của bốn sợi quang song song trước đó.SR4.2 là bộ 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 có hiệu suất thấp và chi phí thấp để đáp ứng tốt hơn giao tiếp khoảng cách ngắn như trung tâm dữ liệu. Bảng 3 dưới đây là so sánh các thông số kỹ thuật băng thông chính của 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 trung tâm dữ liệu chính của Changfei và China Railways Corporation. Sợi OM5 trong hệ thống phân chia bước sóng của SR4.2.Nó đạt được truyền thông dung lượng 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 thông rộng, không còn có thể thay thế cáp quang, giảm đáng kể chi phí nâng cấp trong tương lai.
Tóm tắt: Khi nhu cầu về các ứng dụng tiếp tục tăng, sợi quang đa mode đang hướng tới suy hao uốn cong thấp, băng thông cao và ghép kênh đa bước sóng. Trong đó, ứng dụng tiềm năng nhất là sợi OM5, có hiệu suất tối ưu của sợi quang đa mode hiện nay và cung cấp giải pháp cáp quang mạnh mẽ cho các hệ thống đa bước sóng 100Gb / s và 400Gb / s trong tương lai. trong tương lai, Changfei sẽ tung ra nhiều giải pháp sợi quang đa chế độ mới với các công ty cùng ngành, mang lại đột phá mới và chi phí thấp hơn cho các trung tâm dữ liệu và kết nối cáp quang.