Что такое многомодовое оптоволокно?

многомодовое оптическое волокно

Многомодовое волокно (многомодовое волокно или волокно ММ или оптическое волокно) — это тип оптического волокна, используемый в основном для связи на короткие расстояния, например, внутри зданий или на территории кампуса. Типичные многомодовые каналы имеют скорость передачи данных от 10 Мбит/с до 10 Гбит/с на длине канала до 600 метров, что более чем достаточно для большинства домашних приложений.

Области применения

Оборудование, используемое для многомодовой волоконно-оптической связи, дешевле, чем оборудование, используемое для одномодовой волоконно-оптической связи. Типичные ограничения скорости передачи и расстояния составляют 100 Мбит/с до 2 км (100BASE-FX), 1 Гбит/с до 220-550 м (1000BASE-SX) и 10 Гбит/с до 300 м (10GBASE). -SR)), например оптический модуль SR 10G SFP+, оптический модуль 10G XFP, оптический модуль 10G X2 и другие 10G. модули.

Многомодовое волокно обычно используется при построении магистральных сетей из-за его высокой пропускной способности и надежности. Все больше и больше пользователей используют преимущества оптоволокна, расположенного ближе к пользователю, подключая его к своему рабочему столу или месту. Соответствующие стандартам архитектуры, такие как централизованная кабельная система и шкафы «оптоволокно-телекомпания», позволяют пользователям использовать преимущества расстояния оптоволокна за счет централизации электроники в телекоммуникационном помещении, а не размещения активной электроники на каждом этаже.

Сравнение с одномодовым волокном

Основное различие между многомодовым и одномодовым волокном состоит в том, что диаметр сердцевины первого намного больше, обычно 50-100 микрон; намного больше длины волны переносимого в нем света. Многомодовое волокно имеет более высокую способность «собирать свет», чем одномодовое волокно. На практике больший размер ядра упрощает подключение, а также позволяет использовать более дешевую электронику, такую ​​​​как светоизлучающие диоды (LED) и лазеры поверхностного излучения с вертикальным резонатором (VCSEL), работающие на длинах волн 850 нм и 1300 нм (в телекоммуникациях). Используемое одномодовое волокно работает на длине волны 1310 или 1550 нм и требует более дорогого лазерного источника (одномодовое волокно подходит практически для всех видимых волн). Однако многомодовое волокно имеет меньшие ограничения по дальности полосы пропускания, чем одномодовое волокно. Поскольку многомодовое волокно имеет больший размер сердцевины, чем одномодовое волокно, оно поддерживает несколько режимов распространения, поэтому оно ограничено модовой дисперсией. тогда как одномодовое волокно - нет. Светодиодные источники света, иногда используемые с многомодовым волокном, производят диапазон длин волн, каждая из которых движется с разной скоростью. Напротив, лазеры, используемые для управления одномодовым волокном, производят когерентный свет на одной длине волны. Эта дисперсия является еще одним ограничением полезной длины многомодовых оптоволоконных кабелей. Из-за большего размера сердцевины многомодовые волокна имеют более высокую числовую апертуру, что означает, что они могут собирать больше света, чем одномодовые волокна. Из-за модовой дисперсии в волокне многомодовое волокно имеет более высокую скорость расширения импульса, чем одномодовое волокно, что ограничивает пропускную способность многомодового волокна. Одномодовое волокно чаще всего используется для высокоточных научных исследований, поскольку разрешение только одной моды распространения света облегчает правильную фокусировку света. Цвет оболочки иногда используется для того, чтобы отличить многомодовые оптоволоконные патч-корды/кабели от одномодовых, но не всегда можно полагаться на него для различения типов кабелей. Для гражданских применений стандарт TIA-598C рекомендует желтую оболочку для одномодового волокна и оранжевую оболочку для многомодового волокна 50/125 мкм (OM2) и 62,5/125 мкм (OM1). Aqua рекомендуется использовать с оптимизированным для лазера волокном OM3 толщиной 50/125 мкм.

тип

Многомодовое волокно характеризуется диаметром 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 переходом, который называется ступенчатым профилем показателя преломления. Оба типа имеют разные характеристики дисперсии и, следовательно, разные эффективные расстояния распространения. Кроме того, многомодовое волокно описывается с использованием системы классификации (OM1, OM2 и OM3), установленной стандартом ISO 11801, которая основана на многомодовом волокне с модальной полосой пропускания. OM4 (определенный в TIA-492-AAAD) был окончательно доработан в августе 2009 г. и опубликован TIA в конце 2009 г. Кабели OM4 будут поддерживать каналы длиной 125 м со скоростью 40 и 100 Гбит/с.

В течение многих лет в жилых помещениях широко использовались 62,5/125 мкм (OM1) и обычное многомодовое волокно 50/125 мкм (OM2). Эти волокна могут легко поддерживать приложения от Ethernet (10 Мбит/с) до Gigabit Ethernet (1 Гбит/с) и идеально подходят для использования со светодиодными излучателями благодаря относительно большому размеру сердцевины. В новых развертываниях обычно используется оптимизированное для лазера многомодовое волокно 50/125 мкм (OM3). Волоконно-оптические кабели, соответствующие этому обозначению, обеспечивают достаточную пропускную способность для поддержки 10-гигабитного Ethernet на расстоянии до 300 метров. С момента выпуска стандарта производители оптоволокна значительно усовершенствовали свои производственные процессы и могут создавать кабели с поддержкой 10 GbE на расстоянии до 550 метров. Многомодовое волокно с лазерной оптимизацией (LOMMF) предназначено для использования с VCSEL 850 нм и широко используется в трансиверах MM SFP, включая SPT-P851G-S5D, SPT-P854G-S3xD и других.

Переход на LOMMF/OM3 уже произошел по мере того, как пользователи переходят на более скоростные сети. Светодиоды имеют максимальную скорость модуляции 622 Мбит/с, поскольку они не могут включаться/выключаться достаточно быстро для поддержки приложений с более высокой пропускной способностью. VCSEL способны осуществлять модуляцию со скоростью более 10 Гбит/с и используются во многих высокоскоростных сетях.

Изменения в распределении мощности VCSEL, а также однородности волокна могут вызвать модовую дисперсию, которую можно измерить с помощью дифференциальной модовой задержки (DMD). Модальная дисперсия — это эффект, вызванный разной скоростью отдельных мод в световом импульсе. Конечным эффектом является то, что световые импульсы разделяются или проходят расстояние, которое затрудняет приемнику идентификацию отдельных единиц и 0 (это называется межсимвольной интерференцией). Чем больше длина, тем больше модальная дисперсия. Для борьбы с модовой дисперсией LOMMF изготовлен таким образом, чтобы исключить изменения в волокне, которые могут повлиять на скорость распространения световых импульсов. Профиль показателя преломления улучшен, чтобы обеспечить передачу VCSEL и предотвратить распространение импульса. В результате оптоволокно может сохранять целостность сигнала на больших расстояниях, максимально увеличивая пропускную способность.

Типы многомодовых оптоволоконных разъемов

На рынке представлены следующие типы многомодовых оптоволоконных разъемов: ST, SC, FC, LC, MU, E2000, MTRJ, SMA, DIN и MTP&MPO. Наиболее часто используемые типы оптоволоконных разъемов — ST, SC, FC и LC. У каждого есть свои сильные и слабые стороны и способности. Так в чем же различия и какое значение они имеют для реализации? В этой таблице распространенных многомодовых оптоволоконных разъемов показаны плюсы и минусы.