stringtranslate.com

Многомодовое оптическое волокно

Оголенное многомодовое волокно

Многомодовое оптическое волокно — это тип оптического волокна, который в основном используется для связи на коротких расстояниях, например, внутри здания или на территории кампуса. Многомодовые соединения могут использоваться для скоростей передачи данных до 800 Гбит/с. Многомодовое волокно имеет довольно большой диаметр сердцевины, что позволяет распространять несколько световых мод и ограничивает максимальную длину линии передачи из-за модовой дисперсии . Стандарт G.651.1 определяет наиболее широко используемые формы многомодового оптического волокна.

Приложения

Оборудование, используемое для связи по многомодовому оптоволокну, менее затратно, чем для одномодового оптоволокна . [1] Типичные ограничения скорости передачи и расстояния составляют 100 Мбит/с для расстояний до 2 км ( 100BASE-FX ), 1 Гбит/с до 1000 м и 10 Гбит/с до 550 м. [2]

Благодаря своей высокой емкости и надежности многомодовое оптоволокно обычно используется для магистральных приложений в зданиях. Все больше пользователей используют преимущества оптоволокна ближе к пользователю, прокладывая оптоволокно к рабочему столу или к зоне. Архитектуры, соответствующие стандартам, такие как централизованная кабельная система и оптоволокно к телекоммуникационному корпусу, предлагают пользователям возможность использовать возможности оптоволокна на расстоянии, централизуя электронику в телекоммуникационных комнатах, вместо того, чтобы размещать активную электронику на каждом этаже.

Многомодовое волокно используется для передачи световых сигналов к миниатюрному волоконно-оптическому спектроскопическому оборудованию (спектрометрам, источникам и принадлежностям для отбора проб) и от него и сыграло важную роль в разработке первого портативного спектрометра.

Многомодовое волокно также используется в тех случаях, когда по оптическому волокну необходимо передавать большие оптические мощности, например, при лазерной сварке .

Сравнение с одномодовым волокном

Распределение энергии поперечных электрических (TE) мод в оптическом волокне. При фиксированном радиусе и показателе преломления количество разрешенных мод зависит от длины волны. λ / R — отношение длины волны света к радиусу волокна.

Основное различие между многомодовым и одномодовым оптическим волокном заключается в том, что у первого диаметр сердцевины намного больше , обычно 50–100 микрометров, что намного больше длины волны света, передаваемого по нему. Из-за большого сердечника, а также возможности большой числовой апертуры , многомодовое волокно имеет более высокую способность «собирать свет», чем одномодовое волокно. С практической точки зрения, больший размер сердцевины упрощает соединения, а также позволяет использовать более дешевую электронику, такую ​​как светодиоды (LED) и вертикально-резонаторные поверхностно-излучающие лазеры (VCSEL), которые работают на длине волны 850  нм и 1300 нм (одномодовые волокна, используемые в телекоммуникациях, обычно работают на длине волны 1310 или 1550 нм [3] ). Однако, по сравнению с одномодовыми волокнами, предел произведения полосы пропускания на расстояние для многомодового волокна ниже. Поскольку многомодовое волокно имеет больший размер сердцевины, чем одномодовое волокно, оно поддерживает более одного режима распространения ; следовательно, оно ограничено модовой дисперсией , в то время как одномодовое волокно не ограничено.

Светодиодные источники света, иногда используемые с многомодовым волокном, производят ряд длин волн, и каждая из них распространяется с разной скоростью. Эта хроматическая дисперсия является еще одним ограничением полезной длины многомодового оптоволоконного кабеля. Напротив, лазеры, используемые для управления одномодовыми волокнами, производят когерентный свет одной длины волны. Из-за модовой дисперсии многомодовое волокно имеет более высокие скорости распространения импульсов, чем одномодовое волокно, что ограничивает пропускную способность многомодового волокна по передаче информации.

Одномодовые волокна часто используются в высокоточных научных исследованиях, поскольку ограничение света только одной модой распространения позволяет фокусировать его в интенсивной точке с ограниченной дифракцией .

Цвет оболочки иногда используется для различения многомодовых кабелей от одномодовых. Стандарт TIA-598C рекомендует для невоенных приложений использовать желтую оболочку для одномодового волокна и оранжевую или бирюзовую для многомодового волокна, в зависимости от типа. [4] Некоторые поставщики используют фиолетовый цвет для различения высокопроизводительного волокна связи OM4 от других типов. [5]

Типы

Многомодовые волокна описываются диаметрами сердцевины и оболочки . Таким образом, многомодовое волокно 62,5/125 мкм имеет размер сердцевины 62,5 микрометра (мкм) и диаметр оболочки 125 мкм. Переход между сердцевиной и оболочкой может быть резким, что называется ступенчатым профилем показателя преломления , или постепенным, что называется градиентным профилем показателя преломления . Эти два типа имеют разные дисперсионные характеристики и, следовательно, разные эффективные расстояния распространения. [6] Многомодовые волокна могут быть сконструированы как с градиентным , так и с ступенчатым профилем показателя преломления . [7]

Кроме того, многомодовые волокна описываются с использованием системы классификации, определенной стандартом ISO 11801 — OM1, OM2 и OM3 — которая основана на модовой полосе пропускания многомодового волокна. OM4 (определенный в TIA-492-AAAD) был окончательно доработан в августе 2009 года [8] и опубликован в конце 2009 года TIA . [ 9] Кабель OM4 поддерживает 125-метровые соединения на скоростях 40 и 100 Гбит/с. Буквы OM означают «оптический многомодовый».

В течение многих лет многомодовое волокно 62,5/125 мкм (OM1) и обычное многомодовое волокно 50/125 мкм (OM2) широко применялись в помещениях. Эти волокна легко поддерживают приложения от Ethernet (10 Мбит/с) до гигабитного Ethernet (1 Гбит/с) и из-за относительно большого размера сердцевины идеально подходят для использования со светодиодными передатчиками. В более новых развертываниях часто используется оптимизированное для лазера многомодовое волокно 50/125 мкм (OM3). Волокна, соответствующие этому обозначению, обеспечивают достаточную пропускную способность для поддержки 10 Gigabit Ethernet на расстоянии до 300 метров. Производители оптического волокна значительно усовершенствовали свой производственный процесс с момента выпуска этого стандарта, и теперь можно изготавливать кабели, поддерживающие 10 GbE на расстоянии до 400 метров. Оптимизированное для лазера многомодовое волокно (LOMMF) предназначено для использования с 850 нм VCSEL.

Более старые волокна FDDI, OM1 и OM2 могут использоваться для 10 Gigabit Ethernet через 10GBASE-LRM. Однако для этого требуется, чтобы интерфейс SFP+ поддерживал электронную компенсацию дисперсии (EDC), поэтому не все коммутаторы, маршрутизаторы и другое оборудование могут использовать эти модули SFP+.

Переход на LOMMF/OM3 произошел, когда пользователи перешли на более скоростные сети. Светодиоды имеют максимальную скорость модуляции 622 Мбит/с [ необходима ссылка ], поскольку их нельзя включать/выключать достаточно быстро для поддержки приложений с более высокой пропускной способностью. VCSEL способны модулировать более 10 Гбит/с и используются во многих высокоскоростных сетях.

Некоторые скорости Ethernet 200 и 400 Gigabit (например, 400GBASE-SR4.2 ) используют мультиплексирование с разделением по длине волны (WDM) даже для многомодового волокна [10] , что выходит за рамки спецификации для OM4 и ниже. В 2017 году OM5 был стандартизирован TIA и ISO для WDM MMF, указав не только минимальную модовую полосу пропускания для 850 нм, но и кривую, охватывающую диапазон от 850 до 953 нм.

Кабели иногда можно отличить по цвету оболочки: для 62,5/125 мкм (OM1) и 50/125 мкм (OM2) рекомендуются оранжевые оболочки, в то время как для волокон OM3 и OM4 50/125 мкм «лазерно-оптимизированных» рекомендуется цвет морской волны . [4] Некоторые поставщики волокон используют фиолетовый цвет для «OM4+». OM5 официально окрашен в лаймово-зеленый цвет .

Профили мощности VCSEL, наряду с изменениями в однородности волокна, могут вызывать модовую дисперсию, которая измеряется дифференциальной модовой задержкой (DMD). Модовая дисперсия вызвана различными скоростями отдельных мод в световом импульсе. Чистый эффект заставляет световой импульс распространяться на расстояние, внося межсимвольную интерференцию . Чем больше длина, тем больше модовая дисперсия. Для борьбы с модовой дисперсией LOMMF изготавливается таким образом, чтобы исключить изменения в волокне, которые могут повлиять на скорость, с которой может проходить световой импульс. Профиль показателя преломления улучшен для передачи VCSEL и предотвращения распространения импульса. В результате волокна сохраняют целостность сигнала на больших расстояниях, тем самым максимизируя полосу пропускания.

Сравнение

  1. ^ Досягаемость означает максимальную длину, минимальная досягаемость — это длина, которая гарантированно будет работать в пределах спецификаций.
  2. ^ OFL Over-Filled Launch для 850/953 нм / EMB Эффективная модальная ширина полосы пропускания для 1310 нм

Окруженный поток

Стандарт IEC 61280-4-1 (теперь TIA-526-14-B) определяет замкнутый поток , который указывает размеры тестового светового потока (для различных диаметров волокна), чтобы убедиться, что сердцевина волокна не переполнена или не заполнена недостаточно, что позволяет проводить более воспроизводимые (и менее изменчивые) измерения потерь в линии связи. [22]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Ассоциация телекоммуникационной промышленности. "Многомодовое оптоволокно для корпоративных сетей". Архивировано из оригинала 4 июня 2009 г. Получено 4 июня 2008 г.
  2. ^ abcdefg Furukawa Electric North America. "OM4 - Следующее поколение многомодового волокна" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 22 апреля 2014 г. . Получено 16 мая 2012 г. .
  3. ^ ARC Electronics (1 октября 2007 г.). "Учебник по оптоволоконному кабелю". Архивировано из оригинала 23 октября 2018 г. Получено 4 марта 2015 г.
  4. ^ ab "Цветовые коды оптоволоконных кабелей". Технические темы . Ассоциация оптоволокна . Получено 17 сентября 2009 г.
  5. ^ Кроуфорд, Дуэйн (11 сентября 2013 г.). «Кто такая Эрика Вайолет и что она делает в моем центре обработки данных?». Tech Topics . Belden . Получено 12 февраля 2014 г. .
  6. ^ Британская ассоциация производителей оптоволокна. "Optical Fibers Explained" (PDF) . Получено 9 апреля 2011 г.
  7. ^ "Обзор волоконной оптики" . Получено 23 ноября 2012 г.
  8. ^ "Отчет о встрече № 14" (PDF) . Ассоциация телекоммуникационной отрасли.
  9. ^ Киш, Пол (1 января 2010 г.). «Появляется оптоволокно следующего поколения». # Cabling Networking Systems . Business Information Group.
  10. ^ IEEE 802.3, пункт 150
  11. ^ abc Hewlett-Packard Development Company, LP (2007). "Техническое описание 100BASE-FX" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 9 октября 2012 г. . Получено 20 ноября 2012 г. .
  12. ^ ab IEEE 802.3-2012 Статья 38.3
  13. ^ IEEE 802.3 38.4 PMD to MDI оптические спецификации для 1000BASE-LX
  14. ^ ab Cisco Systems, Inc (2009). "Замечание по установке коммутационного шнура Cisco Mode-Conditioning" . Получено 20 февраля 2015 г.
  15. ^ Как и во всех многомодовых оптоволоконных соединениях, сегмент MMF коммутационного шнура должен соответствовать типу волокна в кабельной системе (пункт 38.11.4).
  16. ^ "Cisco 10GBASE X2 Modules Data Sheet". Cisco . Получено 23 июня 2015 г. .
  17. ^ «Что такое трансивер 10GBASE-LRM и зачем он мне нужен?». CBO GmbH . Получено 3 декабря 2019 г.
  18. ^ ab "Оптический трансивер 40GE SWDM4 QSFP+ | Finisar Corporation". www.finisar.com . Получено 6 февраля 2018 г. .
  19. ^ ab "40G Extended Reach с подключением Corning Cable Systems OM3/OM4 с трансивером Avago 40G QSFP+ eSR4" (PDF) . Corning. 2013 . Получено 14 августа 2013 г. .
  20. ^ "IEEE 802.3" . Получено 31 октября 2014 г.
  21. ^ "TIA обновляет стандарт кабельной разводки центров обработки данных, чтобы идти в ногу со стремительным развитием технологий". TIA. 9 августа 2017 г. Получено 27 августа 2018 г.
  22. ^ Голдстейн, Сеймур. «Encircled flux улучшает измерения потерь испытательного оборудования». Монтаж и обслуживание кабелей . Получено 1 июня 2017 г.

Внешние ссылки