Datacenter har blivit motorn i det moderna livet; den ökande nätverksinformationen överförs och lagras i hög hastighet genom datacentret. De flesta anslutningarna inom datacentret är korta, allt från några meter till några hundra meter. I denna korta räckvidd och höghastighetsdatakommunikation,multimod fiber och optisk modul med VCSELsom kärnanordningen används i stor utsträckning. Jämfört med singelmodsöverföringsschemat antar multimodsschemat en lågkostnads- och lågeffektlaser för att realisera snabb och effektiv koppling mellan fibern och lasern. Multi-mode fiber kan uppnå högre överföringshastighet eller längre överföringsavstånd än kopparkabel och lägre kostnad än single-mode fibersystem. För närvarande är den interna anslutningshastigheten för datacenter redan100 Gbit/s, och 400 Gbit/s väntas snart. Industrin har utvecklat ny multimodfiber för att förbättra dess prestanda, inklusive WDM i enkelfiber. Långvågig multimodfiber stöder längre överföringsavstånd. Dessutom, för att stödja högdensitet, miniatyriserad anslutning, förbättra utrymmesutnyttjandegraden, värmeavledningseffektiviteten och kabelhanteringseffektiviteten i datacenter, har multimodefiber med böjmotstånd utvecklats och implementerats snabbt. I det här dokumentet diskuteras utvecklingstrenden av multimodfiber som stöder optisk modul med hög hastighet genom att kombinera den tekniska principen för multimodfiber och utvecklingen av optisk modulteknologi.
1. Multi-mode optisk fiberteknik och tillämpningsscenarier
Utvecklingen av cloud computing har främjat utvecklingen av superstora datacenter, vilket genererar olika utvecklingstrender från traditionella företagsdatacenter. Oavsett om det är inhemskt eller internationellt, är utvecklingen av serverporthastigheten för användare av VLCC med molntjänster uppenbarligen snabbare än för traditionella företagsdatacenter. Traditionella företag kommer stadigt att använda multi-mode OM4-fiber, och mer än 90 procent av systemlänkens längd är mindre än 100m.
Användare av superstora datacenter är mer benägna att välja singelmodsfiber, och 70 procent av systemlänkens längd är över 100 meter. Utvecklingen av superstora datacenter har förbättrat utnyttjandegraden av singelmodsfiber, men multimodefiber har fortfarande sina unika fördelar. Dessa fördelar inkluderar tillgången på billigare optiska moduler, lägre strömförbrukning och överföringsavstånd som täcker de flesta länkarna i datacentret, så lösningar baserade på multimode fiber och multimode optiska moduler förblir attraktiva för kunderna.
2. Bandbredd på 850 nm multimodfiber
Till skillnad från singelmodssystemet begränsas överföringsavståndet och hastigheten för multimodesystemet av multimodsfiberns bandbredd. Modebandbredden för multimodfiber måste ökas för att stödja det längre avståndet för höghastighetssystem.
Med utvecklingen av fiberdesign och tillverkning har bandbredden för multimodfiber förbättrats avsevärt. Multimodfibern på 62,5 μm har en hög numerisk bländare och en stor fiberkärna, som kan koppla ljuskällan med lysdiod (LED) till fibern och stödja dataöverföring på 2 km med en hastighet av 10 Mbit/s eller till och med 100 Mbit/ s. Med utvecklingen av Ethernet-standard och lågpris 850nm VCSEL, är multi-mode fiber med kärndiameter på 50 mikron fiber mer populär på marknaden. Fibern har lägre lägesspridning och högre bandbredd, och VCSEL:s punktstorlek och numeriska bländare är mindre än lysdioder, vilket gör att lasern enkelt kan kopplas till en 50 mikron fiber. Genom att optimera tillverkningsprocessen för optiska fibrer och använda avancerad teknik för kontroll av brytningsindex utvecklades den 50 μm multimodoptiska fibern från OM2(500 MHz*Km) till OM3(2 000 MHz*Km), och har nu utvecklats till OM4({ {17}} MHz*Km).
För ett multi-modesystem som använder 850 nm VCSEL kan en ytterligare ökning av bandbredden för OM4 multi-mode fiber inte få den optiska modulen att sända ytterligare avstånd, eftersom systemets bandbredd beror på kombinationen av den effektiva modens bandbredd för fibern och dispersionen ( vilket är relaterat till den spektrala linjebredden hos VCSEL-lasern och fiberns våglängd). Om systembandbredden behöver ökas, utöver fiberns effektiva bandbredd, måste spridningsvärdet optimeras. Detta kan uppnås genom att använda differential mode delay (DMD) multimodfiber för att kompensera för partiell spridning, eller genom att använda en smalare linjebredd på 850 nm VCSEL eller arbeta i ett längre vågområde med lägre spridning.
Det maximala relativa brytningsindexet för fiberkärnan påverkar också den maximala bandbredden. När kärnan sjunker från 1 procent till 0.75 procent fördubblas bandbredden. Att reducera fiberkärnan kommer dock att öka böjförlusten, så det är nödvändigt att optimera fiberstrukturens design för att förbättra dess böjningsprestanda.
3. Böjningsokänslig multimodfiber
I datacenterapplikationer används böjningsokänslig multimodfiber mer och mer allmänt, vilket kan optimera designen av optisk fiber, hårdvara och utrustning för att spara mer utrymme, ha bättre kylningseffektivitet och bekvämare anslutning och kabelhantering. Kärnan är graderad index, och beklädnaden har ett lågt indexspår. Spåret minskar den optiska effekten i beklädnaden och kan förhindra läckage av optiska signaler, vilket förbättrar fiberns böjningsprestanda. Fiberdesign optimerar fiberns kärna och spårstorlek och uppnår en balans mellan böjningsprestanda och kompatibilitet med standard multimodfiber. Genom rimlig design av fiberkärna och spår kan multimodfiber uppnå OM4-nivå med hög bandbredd och låg böjförlust. Makroböjförlusten för böjningsokänslig multimodfiber är mer än 10 gånger lägre än för konventionell standard multimodfiber.
