多模光纤

  声明:,,,。详情

  正在给定的职业波长上传输多种形式的光纤。按其折射率的漫衍分为突变型和渐变型。日常多模光纤的数值孔径为0.2±0.02,芯径/表径为50μm/125μm其传输参数为带宽和损耗。因为多模光纤中传输的形式多达数百个,各个形式的传达常数和群速度差异,使光纤的带宽窄,色散大,损耗也大,只适于中短隔断和幼容量的光纤通讯体系。

  多模光纤容许差异形式的光于一根光纤上传输,因为多模光纤的芯径较大,故可操纵较为低价的耦合器及接线器,多模光纤的纤芯直径为50μm至100μm。

  根基上有两种多模光纤,一种是梯度型(graded)另一种是阶跃型(stepped),对付梯度型(graded)光纤来说,芯的折射率(refraction index)于芯的表围最幼而逐步向中央点不休增多,从而省略讯号的形式色散,而对阶跃型(Stepped Index)光缆来说,折射率根基上是均匀褂讪,而唯有正在包层(cladding)表面上才会忽然消浸。阶跃型(stepped)光纤日常较梯度型(graded)光纤的带宽低。正在收集使用上,最受迎接的多模光纤为62.5/125,62.5/125意指光纤芯径为62.5μm而包层(cladding)直径为125μm,其他较为日常的为50/125及100/140。

  相对付双绞线,多模光纤可以援救较长的传输隔断,正在10mbps及100mbps的以太网中,多模光纤最长可援救2000米的传输隔断,而于1GbpS千兆网中,多模光纤可援救550米(50μm芯径)的传输隔断,正在10Gbps万兆网中,多模光纤OM3可到300米,OM4可达500米。

  多模光纤的芯线μm.。规格(芯数)有2、4、6、8、12、16、20、24、36、48、60、72、84、96芯等。线缆表护层资料有日常型;日常阻燃性;低烟无卤型;低烟无卤阻燃型。

  九十年代多模光纤活着界光纤商场继续占据太均分额。九十年代中期从此寰宇多模光纤商场根基保留正在7~8%的光纤用量和14~15%的出售份额。北美比这一大致均匀比例偏高。

  七十年代光纤进入适用化阶段是从多模光纤的局间中继滥觞的。二十多年从此,单模光纤新种类不休闪现,光纤效力不休丰裕和加强,职能价钱比不休苛求,但多模光纤并没有被代替而是永远保留太平的商场份额,和其他种类同步生长。其源由是多模光纤的性子正好满意了收集用纤的条件。相对付远程干线,光纤收集的特征是:传输速度相对较低;传输隔断相对较短;节点多、接头多、弯道多;连合器、耦合器用量大;界限幼,单元光纤长度操纵光源个数多。

  传输速度低和传输隔断短正好能够愚弄多模光纤带宽性子和传输损耗不如单模光纤的特征。但单模光纤更省钱、职能比多模好,为什么收集合不必单模光纤呢?这是由于上述收集特征中弯道多损耗就大;节点多则光功率分道就屡次,这都条件光纤内部有足够的光功率传输。多模光纤比单模光纤芯径粗,数值孔径大,能从光源耦合更多的光功率。收集合连合器、耦合器用量大,单模光纤无源器件比多模光纤贵,况且相对严密、允差幼,操作不如多模器件便利牢靠。单模光纤只可操纵激光器(LD)作光源,其本钱比多模光纤操纵的发光二极管(LED)高许多。越发是收集界限幼,单元光纤长度操纵光源个数多,干线中能够几百公里用一个光源,而十几公里乃至几公里的每个收集各有独立的光源。借使收集操纵单模光纤配用激光器,收集总体系价会大幅度普及。笔直腔面发射激光器(VCSEL)已商用,价钱与LED亲密,其圆形的光束断面和高的调造速度正好补充了LED的缺陷,使多模光纤正在收集合使用更添希望。从上述剖释不难看到,以为单模光纤带宽高、损耗幼,正在收集合操纵能够“一次到位”的思索是不统统的。康宁公司对收集合操纵单模光纤和操纵多模光纤的体系本钱实行了估计和较量,操纵单模光纤的收集本钱是多模光纤的4倍。操纵62.5μm和50μm多模光纤的体系本钱相似,区别正在于差异品种的连合器。选用无金属箍插拔式连合器体系造价(多模体系B)比用金属箍旋接的连合器,如FC型(多模体系A)的本钱可省略1/2。

  为适宜收集通讯的必要,七十年代末到八十年代初,各国鼎力斥地大芯径大数值孔径多模光纤(又称数据光纤)。当时国际电工委员会推选了四种差异芯/包尺寸的渐变折射率多模光纤即A1a、A1b、A1c和A1d。它们的纤芯/包层直径(μm)/数值孔径永别为50/125/0.200、62.5/125/0.275、85/125/0.275和100/140/0.316。总体来说,芯/包尺寸大则创酿本钱高、抗弯职能差,况且传输模数目增加,带宽消浸。100/140μm多模光纤除上述缺陷表,其包层直径偏大,与测试仪器和连合器件不完婚,很疾便不正在数据传输中操纵,只用于功率传输等特地局势。85/125μm多模光纤也因相像源由被逐步减少。1999年10月正在日本京都召开的IECSC86AGW1专家组集会对多模光纤法式实行窜改,2000年3月发布的窜改草案中,85/125μm多模光纤已被除去。康宁公司1976年斥地的50/125μm多模光纤和朗讯Bell尝试室1983斥地的62.5/125μm多模光纤有一致的表径和死板强度,但有差异的传输性子,继续正在数据通讯收集合“比赛”。

  62.5μm芯径多模光纤比50μm芯径多模光纤芯径大、数值孔径高,能从LED光源耦合入更多的光功率,因而62.5/125μm多模光纤起首被美国采用为多家行业法式。如AT&T的室内配线体系法式、美国电子工业协会(EIA)的局域网法式、美国国度法式筹议所(ANSI)的100Mb/s令牌网法式、IBM的估计机光纤数据通讯法式等。50/125μm多模光纤苛重正在日本、德国行为数据通讯法式操纵,至今已有18年史册。但因为北美光纤用量大和美国光纤修造及使用技能的先导效率,囊括我国正在内的大批国度均将62.5/125μm多模光纤行为局域网传输介质和室内配线操纵。自八十年代中期从此,62.5/125μm光纤简直成为数据通讯光纤商场的主流产物。

  上述情势继续撑持到九十年代中后期。近几年随局域网传输速度不休升级,50μm芯径多模光纤越来越惹起人们的珍贵。自1997年滥觞,局域网向1Gb/s生长,以LED作光源的62.5/125μm多模光纤几百兆的带宽明晰不行满意条件。与62.5/125μm比拟,50/125μm光纤数值孔径和芯径较幼,带宽比62.5/125μm光纤高,创酿本钱也可消浸1/3。因而,各国业界纷纷提出从头启用50/125μm多模光纤。始末筹议和论证,国际法式化构造订定了相应法式。但思索到过去已有相当数方针62.5/125μm多模光纤正在局域网中装配操纵,IEEE802.3z千兆比特以太网法式中原则50/125μm和62.5/125μm多模光纤都能够行为1GMbit/s以太网的传输介质操纵。但对新修收集,日常首选50/125μm多模光纤。50/125μm多模光纤的从头启用,更动了62.5/125μm多模光纤主宰多模光纤商场的场合。听命上述法式,康宁公司1998年9月告示推出两种新的多模光纤。第一种为InfiniCor300型,按62.5/125μm法式,可正在1Gb/s速度下,850nm波长传输300米,1300nm波长传输550米。第二种是InfiniCor600型,按50/125μm法式,正在1Gb/s速度下,850nm波长和1300nm波长均可传输600米。

  固然1998年新出台的IEEE802.3z法式提出了正在1Gbit/s收集合操纵多模光纤的典范,但收集升级的生长比法式的订定还疾。这使得62.5/125μm多模光纤的带宽节造越发越过。为相识决这一题目,,如康宁的InfiniCorCL1000和InfiniCorCL2000,朗讯的Lazr—SPEED,阿尔卡特的GIGAlite等。康宁正在颁发这种光纤时说:“康宁以娴熟的技能和新的折射率漫衍负责,推出这种以前唯有单模光纤才略给出的性子况且能正在收集合操纵以前给多模光纤配套的低本钱体系。”

  正在上述后台根底上,美国康宁和朗讯等至公司向国际法式化机构提出了“新一代多模光纤”观点。新一代多模光纤的法式正由国际法式化构造/国际电工委员会(ISO/IEC)和美国电信工业同盟(TIA—TR42)筹议草拟。估计2002年3~4月推出,新一代多模光纤也将行为10Gb/s以太网的传输介质,被纳入IEEE10Git/s以太网法式。新一代多模光纤的英文缩写“NGMMF”(NewGenerationMultiModeFiber)已被国际通用,并可行为症结词正在国际网站盘问。新一代多模光纤的统统技能目标尚未正式发布,但从法式订定的干系报道及相合技能网站中能够获得如下的确新闻:

  新一代多模光纤是一种50/125μm,渐变折射率漫衍的多模光纤。采用50μm芯径是由于这种光纤中传输模的数量约莫是62.5μm多模光纤中传输模的1/2.5。这可有用消浸多模光纤的模色散,增多带宽。对850nm波长,50/125μm比62.5/125μm多模光纤带宽可增多三倍。按IEEE802.3z法式推选,正在1Gbit/s速度下,62.5μm芯径多模光纤只可传输270米;而50μm芯径多模光纤可传输550米。实质上迩来的尝试说明:操纵850nm笔直腔面发射激光器(VCSEL)作光源,正在1Gbit/s速度下,50μm芯径法式多模光纤可无误码传输1750米(线μm芯径新一代多模光纤可无误码传输2000米(线μm芯径的另一个源由是以昔人们看中62.5μm芯径多模光纤的甜头,随技能的先进已变得无合阵势。正在八十年代初中期,LED光源的输出功率低,发散角大,连合器损耗大,操纵芯径和数值孔径大的光纤以使尽多光功率注入是必需思索的。而当时如同没人思到局域网速度能够会高出100Mbit/s,即多模光纤的带宽职能并不越过,越发是操纵了VCSEL,光功率注入已不行题目。芯径和数值孔径已不再像以前那么紧急,而10Gbit/s的传输速度成了苛重冲突,能够供应更高带宽的50μm芯径多模光纤则倍受青睐。

  以往守旧的多模光纤收集操纵发光二极管(LED)做光源。正在低速收集合这是一种经济合理的选取。但二极管是自觉辐射发光,激光器是受引发射发光,前者载流子寿命比后者长,所以二极管的调造速度受到节造,正在千兆等到其以上收集合无法操纵。别的,二极管与激光器比拟,其光束发散角大,光谱宽度宽。注入多模光纤后,引倡始更多的高次模,引入更多波长成份,使光纤带宽降落。好运的是850nm笔直腔面发射激光器(VCSEL)不仅拥有上述激光器的甜头,况且价钱与LED根基一致。VCSEL的其他甜头是:阈值电流低,能够不经放大,直接用逻辑门电道驱动,正在2Ggabit速度下,得回几毫瓦的输出功率;其850nm的发射波长并分歧用于法式单模光纤,正好用于多模光纤。正在这一波长下,能够操纵低价的硅探测器并有精良的高频反响;另一个令人注方针甜头是VCSEL的修造工艺能够容易地负责发射光功率的漫衍,这对普及多模光纤带宽相称有利。恰是因为这些甜头,新一代多模光纤法式将采用850nmVCSEL做光源。

  按上面讲述的激光器与发光管的较量来看,多模光纤操纵激光器做光源,其传输带宽应获得大幅度普及。但开始尝试结果声明,纯粹地用激光器取代LED做光源,体系的带宽不单没有普及反而消浸。始末IEEE专家组的筹议发掘,多模光纤的带宽还与光纤中的模功率漫衍或注入状况相合。正在预造棒创造工艺中,光纤的轴心容易形成折射率凹陷。以前用LED做光源,是过满注入(OFL—OverFilledLaunch),光纤的一齐形式(几百个)都被引发,每个模率领自身的一局限功率。光纤中央折射率的畸变只影响少数形式的时延性子,对光纤模带宽的影响相对有限。所测出的多模光纤带宽,对付用LED做光源的体系是精确的。也便是说能够用云云测出的带宽数据估算体系的传输速度和隔断。不过,当用激光器做光源时,激光器的光斑仅几微米,发散角也比LED幼,所以只引发正在光纤中央传输的少数形式,每个形式都率领相当大的一局限功率,光纤中央折射率畸变对这些仅有的、少数形式时延性子的影响,使多模光纤带宽分明降落。因而不行用守旧的过满注入(OFL)本领来衡量用激光器做光源的多模光纤的带宽。

  新法式将操纵限模注入法(RML—RestrictedModeLaunch)衡量新一代多模光纤的带宽。用这种本领测出的带宽叫“激光器带宽”或“限模带宽”,以前用LED做光源测出的带宽叫“过满注入带宽”。两者永别吐露用激光器和LED做光源注入时的多模光纤带宽。限模注入和多模光纤激光器带宽的法式由TIAFO—2.2.1职分组草拟。实质如下:

  FOTP—203原则了用来衡量多模光纤激光器带宽的光源的功率漫衍。条件光源始末一段短的多模光纤耦合之后,其近场强度漫衍应满意正在中央30μm规模内光通量大于75%,正在中央9μm规模内光通量大于25%。新法式中没有推选操纵VCSEL做光源对带宽实行衡量,这是思索到差异厂家VCSEL的光功率漫衍不同很大。

  FOTP—204原则操纵限模光纤将光源耦合入多模光纤实行激光器带宽衡量。限模光纤用来对过满注状况实行滤波,节造对多模光纤高次模的引发。限模光纤是一段芯径23.5μm,数值孔径0.208的渐变折射率多模光纤。这种多模光纤折射率梯度指数亲密于2。正在850nm和1300nm过满注入要求下应有大于700MHz.km的带宽。限模光纤的长度应大于1.5米以打消败露模,并幼于5米以避免瞬态损耗。采用芯径23.5μm是由于其形成的注入状况最亲密VCSEL。

  为避免上述激光器直接注入多模光纤闪现的带宽恶化环境,法式原则操纵形式调度连线(ModeConditioningPatchCord—MCP)将激光器输出耦合入多模光纤。形式调度连线是一段短的单模光纤,它的一端与激光器耦合,另一端与多模光纤耦合。法式原则单模光纤输出光斑有心偏离多模光纤轴心一段隔断,应允偏离的规模是17~24μm,其方针是避开中央折射率凹陷,但又不偏离太远,只是选取性地引发一幼组较低次模。

  折半射率漫衍理思,没有中央凹陷的多模光纤能够操纵中央注入而不必形式调度连线。云云做的甜头是能够有用普及多模光纤的激光器带宽,省略收全体系的杂乱性和消浸体系本钱,一根形式调度连线美元。