多模光纖容許在同樣纖芯內(nei) 部同時傳(chuan) 輸多種多樣方式(路徑)的光,不同光以不一樣的入射角進到到纖芯中,隨後在纖芯與(yu) 覆層中間持續反射開展傳(chuan) 送。與(yu) 光纖中心的光對比,以反射方法開展傳(chuan) 送的光曆經的具體(ti) 路徑更長,可能會(hui) 導致他們(men) 抵達光纖接收端的時間略微增加。
與(yu) 單模光纖較大的不一樣就在於(yu) ,多模光纖具備更大的直徑。更大的纖芯直徑代表,多模光纖能夠適用好幾個(ge) 傳(chuan) 送方式,盡管這造成其價(jia) 錢高過單模光纖,可是單模光纖多選用固體(ti) 激光二極管做為(wei) 光源,而多模光纖多選用LED做為(wei) 光源,顯而易見前麵一種的機器設備比後麵一種的機器設備更價(jia) 格昂貴,造成應用多模光纖的成本費遠低於(yu) 應用單模光纖的成本費,加上,在較短距離光傳(chuan) 送標準下,尤其是局域網絡走線環境中,多模光纖與(yu) 單模光纖的運行狀態同樣良好,因此在成本費優(you) 點的促進下,多模光纖更合適用在大數據中心基本建設。
雲(yun) 計算技術的發展趨勢推動了集成電路工藝大數據中心的發展趨勢,進而造成了和傳(chuan) 統式公司大數據中心不一樣的發展趨向。不論是中國還是全球,雲(yun) 計算技術業(ye) 務流程主導的集成電路工藝大數據中心客戶對服務器端口速度的演變顯著快過傳(chuan) 統式公司大數據中心。傳(chuan) 統式公司將平穩的應用多組模組OM4光纖,且90%左右的係統軟件外鏈長短低於(yu) 100m。
而集成電路工藝大數據中心客戶則大量的挑選單模光纖,70%的係統軟件外鏈長短超出100m。
集成電路工藝大數據中心的發展趨勢提升了單模光纖的利用率,但多模光纖仍有其與(yu) 眾(zhong) 不同的優(you) 點。這種優(you) 點包含:可應用更成本低的光模塊,更低的功率,並且傳(chuan) 送間距可遮蓋大數據中心內(nei) 絕大多數的外鏈,因而根據多模光纖和多組模組光模塊的解決(jue) 方法對顧客仍具備較強的誘惑力。
與(yu) 多模係統軟件不一樣的是,多組模組係統軟件的傳(chuan) 送間距和速度遭受多模光纖的網絡帶寬的限定。為(wei) 適用高速率係統軟件傳(chuan) 送很遠的間距,必須提升多模光纖的方式網絡帶寬。多模光纖的設計方案一般選用漸變色折射率的 模型以降低方式群時延,保持高帶寬:
在其中,r0為(wei) 纖芯半經,為(wei) 纖芯相對性折射率轉變的最高值,能夠表達以下:
在其中,n0為(wei) 纖芯的中心折射率,n1為(wei) 絕緣層的折射率。
挑選適合的值,多模光纖的方式網絡帶寬能夠在必須光波長範圍之內(nei) 開展提升。圖3為(wei) 50 µm多模光纖在850 nm光波長 值轉變1%時的網絡帶寬遍布,光纖的 值在最好部位時,網絡帶寬值超出13 GHz.km。該圖也體(ti) 現出多模光纖的網絡帶寬對值十分比較敏感,如保持較大的網絡帶寬,必須對值(纖芯折射率)開展十分細致的操縱,不然纖芯模型在生產(chan) 製造全過程中的不同缺點會(hui) 影響多模光纖的具體(ti) 網絡帶寬。
隨之光纖設計方案和生產(chan) 製造加工工藝層麵的發展,多模光纖的網絡帶寬獲得了大幅度提高。表1為(wei) 不一樣種類的規範多模光纖,62.5 µm的多模光纖具備較高的數值孔徑和很大的纖芯,可將led二極管光源(LED)藕合進光纖,適用10 Mbit/s甚至100 Mbit/s的速度下2 km的傳(chuan) 輸數據。隨之以太網接口規範和成本低的850 nm VCSEL的發展趨勢,芯徑為(wei) 50 µm光纖的多模光纖更受銷售市場熱烈歡迎。該光纖具備更低的方式色折和更高的網絡帶寬,且VCSEL的光點規格和數值孔徑比LED更小,能夠便捷地將激光器藕合到50 µm光纖中。根據提升光纖生產(chan) 製造加工工藝,選用優(you) 秀的折射率控製係統,50 µm多模光纖從(cong) OM2(500 MHz.km)發展趨勢至OM3(2 000 MHz.km),如今已發展趨勢為(wei) OM4(4 700 MHz.km)。
針對應用850 nm VCSEL的多組模組係統軟件,全麵提高OM4多模光纖的網絡帶寬並不可以使光模塊傳(chuan) 送很遠的間距,由於(yu) 係統軟件網絡帶寬在於(yu) 光纖的合理方式網絡帶寬和色折(與(yu) VCSEL激光發生器的譜線寬度及光纖光波長有關(guan) )的綜合性功效。如必須提升係統軟件網絡帶寬,除開光纖的合理方式網絡帶寬外,還必須提升色折值。這能夠根據的差分信號方式延遲(DMD)多模光纖賠償(chang) 一部分色折,還可以應用更窄圖形界限的850 nm VCSEL或工作中在色折更低的長波地區。
纖芯的較大相對性折射率對較大網絡帶寬也是影響。由於(yu) 網絡帶寬與(yu) 正比,如圖所示4圖示當纖芯從(cong) 1%降到0.75%時,網絡帶寬將會(hui) 翻倍。但減少纖芯會(hui) 增加彎折耗損,必須根據提升光纖總體(ti) 設計來改進其彎折特性。
大數據中心的運用中,彎折不敏感多模光纖的應用愈來愈普遍,它能夠可靠性設計光纜、硬件配置和機器設備,以節省大量的室內(nei) 空間、具備更強的水冷卻高效率及其更便捷的聯接和電纜線管理方法。圖5為(wei) 1個(ge) 彎折不比較敏感多模光纖的折射率模型設計方案。纖芯為(wei) 漸變色折射率,絕緣層有個(ge) 低折射率管溝。管溝減少了絕緣層內(nei) 的光功率,能夠防光信號的泄漏,進而改進光纖的彎折特性。光纖設計方案時優(you) 化學纖維芯和管溝規格,在彎折特性及與(yu) 規範多模光纖的兼容模式中間獲得均衡。根據有效設計方案纖芯和管溝,多模光纖能夠保持OM4級別的高帶寬和低彎折耗損。圖6圖示為(wei) 850 nm處測出的彎折耗損比照,彎折不比較敏感多模光纖的宏彎耗損比基本規範多模光纖低了10倍左右。
現階段850 nm多模光纖的方式網絡帶寬最大的是OM4光纖,可適用100G係統軟件100米的傳(chuan) 送。如全麵提高方式網絡帶寬,則必須更加細致的操縱折射率遍布,這對生產(chan) 工藝流程明確提出了更高規定,並且對商品的合格率有很大影響。與(yu) 此同時,係統軟件總網絡帶寬遭受光纖方式網絡帶寬和光纖色散的兩(liang) 層麵要素限定,單一化提升方式網絡帶寬係統對傳(chuan) 送特性改進不足。這由於(yu) 受現階段應用的VCSEL的圖形界限影響,多模光纖色折變成影響速度和外鏈間距最關(guan) 鍵的限定要素。假如要提升係統軟件傳(chuan) 速度或傳(chuan) 送間距,一般能夠選用二種方式:應用單模光纖和多模激光發生器;或仍應用多模光纖,但選用更窄圖形界限的激光發生器,以限定多模光纖的入射方式。這二種方法的缺陷是必須更價(jia) 格昂貴的激光發生器,且光纖藕合全過程必須更高的對準精度,這將造成更高和光模塊的成本費和聯接成本費。因而必須改善多模光纖技術性來保持更高容和更遠距離的傳(chuan) 送。針對新式多模光纖的科學研究,關(guan) 鍵集中化在下邊好多個(ge) 方位。
長波提升的高帶寬多模光纖(980 nm/1 060 nm或1 310 nm)與(yu) 光源融合(如長波VCSEL),是保持較遠距離高速率傳(chuan) 送的這種行得通計劃方案。長波多模光纖係統軟件保存了基本850 nm多模光纖低藕合耗損和易指向的優(you) 勢,同時該光纖的色折和衰減係數值更低。如圖所示7圖示,光纖的色折和耗損隨光波長轉變,在1060 nm光波長處色折和耗損比850nm處均降低了一大半,在1310 nm處色折基本上為(wei) 0,而耗損僅(jin) 是850 nm處的20%。工作中於(yu) 長波地區的低損耗低色折的多模光纖係統軟件可保持更高的速度和更長的傳(chuan) 送間距,近些年的一連串的試驗結果也認證了這一依據:1310 nm的多模光纖融合1310 nm的矽光模塊,保持了超出820 m的傳(chuan) 送間距,1060nm多模光纖與(yu) 1060 nm VCSEL激光發生器的融合保持了超出500m的傳(chuan) 送(左右試驗均為(wei) 100G速度)。
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