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数据中间多模光纤手艺及支配处景


多模光纤允许在一样纤芯內部同时传输多种多样体例(途径)的光,差别光以不一样的入射角进到到纤芯中,随后在纤芯与覆层中间延续反射展开传递。与光纤中间的光对照,以反射体例展开传递的光历经的详细途径更长,可以或许或许或许会致使他们到达光纤领受真个時间稍微增添。
与单模光纤较大的不一样就在于,多模光纤具有更大的直徑。更大的纤芯直徑代表,多模光纤可以或许或许或许合用好几个传递体例,虽然这形成其代价高过单模光纤,但是单模光纤多选用固体激光二极管做为光源,而多模光纤多选用LED做为光源,不言而喻前面一种的机械装备比前面一种的机械装备更价钱高贵,形成支配多模光纤的本钱费远低于支配单模光纤的本钱费,加上,在较短间隔光传递标准下,特别是局域收集走线情况中,多模光纤与单模光纤的运转状况一样杰出,是以在本钱费长处的增进下,多模光纤更合合用在大数据中间根基扶植。


01
多模光纤手艺性及支配范畴



 

云计较手艺的成长趋向鞭策了集成电路工艺大数据中间的成长趋向,进而形成了和传统式公司大数据中间不一样的成长趋向。不管是中国還是环球,云计较手艺营业流程主导的集成电路工艺大数据中间客户对办事器端口速率的演化明显快过传统式公司大数据中间。传统式公司将安稳的支配多组模组OM4光纤,且90%摆布的体系软件外链是非低于100m。
而集成电路工艺大数据中间客户则大批的遴选单模光纤,70%的体系软件外链是非超越100m。
集成电路工艺大数据中间的成长趋向晋升了单模光纤的支配率,但多模光纤仍有其与众差别的长处。这类长处包罗:可支配更本钱低的光模块,更低的功率,并且传递间距可粉饰大数据中间内绝大大都的外链,因此按照多模光纤和多组模组光模块的处理体例对主顾仍具有较强的引诱力。


02
850 nm多模光纤的收集带宽



 
与多模体系软件不一样的是,多组模组体系软件的传递间距和速率蒙受多模光纤的收集带宽的限制。为合用高速率体系软件传递很远的间距,必须晋升多模光纤的体例收集带宽。多模光纤的设想打算普通选用突变色折射率的 模子以下降体例群时延,坚持高带宽:
在此中,r0为纤芯半经,为纤芯绝对性折射率改变的最高值,可以或许或许或许抒发以下:
在此中,n0为纤芯的中间折射率,n1为绝缘层的折射率。
遴选合适的值,多模光纤的体例收集带宽可以或许或许或许在必须光波长规模以内展开晋升。图3为50 µm多模光纤在850 nm光波长 值改变1%时的收集带宽遍布,光纤的 值在最好部位时,收集带宽值超越13 GHz.km。该图也表现出多模光纤的收集带宽对值非常比拟敏感,如坚持较大的收集带宽,必须对值(纤芯折射率)展开非常详尽的支配,不然纤芯模子在出产制作全进程中的差别错误谬误会影响多模光纤的详细收集带宽。
随之光纤设想打算和出产制作加工工艺层面的成长,多模光纤的收集带宽取得了大幅度进步。表1为不一样品种的标准多模光纤,62.5 µm的多模光纤具有较高的数值孔径和很大的纤芯,可将led二极管光源(LED)藕合进光纤,合用10 Mbit/s乃至100 Mbit/s的速率下2 km的传输数据。随之以太网接口标准和本钱低的850 nm VCSEL的成长趋向,芯径为50 µm光纤的多模光纤更受发卖市场强烈热闹接待。该光纤具有更低的体例色折和更高的收集带宽,且VCSEL的光点规格和数值孔径比LED更小,可以或许或许或许便利地将激光器藕合到50 µm光纤中。按照晋升光纤出产制作加工工艺,选用优异的折射率节制体系,50 µm多模光纤从OM2(500 MHz.km)成长趋向至OM3(2 000 MHz.km),现在已成长趋向为OM4(4 700 MHz.km)。
针对支配850 nm VCSEL的多组模组体系软件,周全进步OM4多模光纤的收集带宽并不可以或许或许使光模块传递很远的间距,因为体系软件收集带宽在于光纤的公道体例收集带宽和色折(与VCSEL激光产生器的谱线宽度及光纤光波长有关)的综合性功能。如必须晋升体系软件收集带宽,除开光纤的公道体例收集带宽外,还必须晋升色折值。这可以或许或许或许按照的差分旌旗灯号体例提早(DMD)多模光纤补偿一局部色折,还可以或许或许支配更窄图形边界的850 nm VCSEL或任务中在色折更低的长波地域。
纤芯的较大绝对性折射率对较大收集带宽也是影响。因为收集带宽与反比,如图所示4图示当纤芯从1%降到0.75%时,收集带宽将会翻倍。但削减纤芯会增添弯折耗费,必须按照晋升光纤整体设想来改良其弯折特征。


03
弯折不敏感多模光纤



 
大数据中间的利用中,弯折不敏感多模光纤的支配越来越遍及,它可以或许或许或许靠得住性设想菠菜 、硬件设置装备摆设和机械装备,以节流大批的室内空间、具有更强的水冷却高效力及其更便利的连接和电缆线办理体例。图5为1个弯折不比拟敏感多模光纤的折射率模子设想打算。纤芯为突变色折射率,绝缘层有个低折射率管沟。管沟削减了绝缘层内的光功率,可以或许或许或许防光旌旗灯号的泄露,进而改良光纤的弯折特征。光纤设想打算时优化学纤维芯和管沟规格,在弯折特征及与标准多模光纤的兼容形式中间取得平衡。按照有用设想打算纤芯和管沟,多模光纤可以或许或许或许坚持OM4级別的高带宽和低弯折耗费。图6图示为850 nm处测出的弯折耗费对比,弯折不比拟敏感多模光纤的宏弯耗费比根基标准多模光纤低了10倍摆布。


04
下代多模光纤的成长趋向



 
现阶段850 nm多模光纤的体例收集带宽最大的是OM4光纤,可合用100G体系软件100米的传递。如周全进步体例收集带宽,则必须加倍详尽的支配折射率遍布,这对出产工艺流程明白提出了更高划定,并且对商品的及格率有很大影响。与此同时,体系软件总收集带宽蒙受光纤体例收集带宽和光纤色散的两层面因素限制,单一化晋升体例收集带宽体系对传递特征改良缺乏。这因为受现阶段支配的VCSEL的图形边界影响,多模光纤色折变成影响速率和外链间距最关头的限制因素。假设要晋升体系软件传速率或传递间距,普通可以或许或许或许选用二种体例:支配单模光纤和多模激光产生器;或仍支配多模光纤,但选用更窄图形边界的激光产生器,以限制多模光纤的入射体例。这二种体例的缺点是必须更价钱高贵的激光产生器,且光纤藕合全进程必须更高的瞄准精度,这将形成更高和光模块的本钱费和连接本钱费。因此必须改良多模光纤手艺性来坚持更高容和更远间隔的传递。针对旧式多模光纤的迷信研讨,关头集合化鄙人边很多多少个方位。


05
长波多模光纤



 
长波晋升的高带宽多模光纤(980 nm/1 060 nm或1 310 nm)与光源融会(如长波VCSEL),是坚持较远间隔高速率传递的这类行得通打算打算。长波多模光纤体系软件保管了根基850 nm多模光纤低藕合耗费和易指向的上风,同时该光纤的色折和衰减系数值更低。如图所示7图示,光纤的色折和耗费随光波长改变,在1060 nm光波长处色折和耗费比850nm处均下降了一泰半,在1310 nm处色折根基上为0,而耗费仅是850 nm处的20%。任务中于长波地域的低消耗低色折的多模光纤体系软件可坚持更高的速率和更长的传递间距,近年的连续串的实验結果也认证了这一根据:1310 nm的多模光纤融会1310 nm的硅光模块,坚持了超越820 m的传递间距,1060nm多模光纤与1060 nm VCSEL激光产生器的融会坚持了超越500m的传递(摆布实验均为100G速率)。

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