Kaj je večmodno optično vlakno?

večmodno optično vlakno

Večmodno vlakno (večmodno vlakno ali MM vlakno ali optično vlakno) je vrsta optičnega vlakna, ki se uporablja predvsem za komunikacije na kratkih razdaljah, na primer v zgradbah ali na kampusu. Tipične večmodne povezave imajo podatkovne hitrosti od 10 Mbit/s do 10 Gbit/s na dolžini povezave do 600 metrov, kar je več kot dovolj za večino aplikacij v prostorih.

Področja uporabe

Oprema, ki se uporablja za komunikacijo z več načini optičnih vlaken, je cenejša od opreme, ki se uporablja za komunikacijo z enosmernimi optičnimi vlakni. Običajne omejitve hitrosti prenosa in razdalje so 100 Mbit/s do 2 km (100BASE-FX), 1 Gbit/s do 220-550 m (1000BASE-SX) in 10 Gbit/s do 300 m (10GBASE -SR )), kot je optični modul SR 10G SFP+, optični modul 10G XFP, 10G X2 optični modul in drugi 10G moduli.

Večmodna vlakna se pogosto uporabljajo pri gradnji hrbteničnih aplikacij zaradi svoje visoke zmogljivosti in zanesljivosti. Vse več uporabnikov izkorišča prednosti optičnih vlaken bližje uporabniku, tako da jih poveže z namizjem ali območjem. Arhitekture, ki so skladne s standardi, kot so centralizirano kabliranje in omarice za optična vlakna-telekomunikacijo, omogočajo uporabnikom, da izkoristijo zmožnosti optičnih vlaken na daljavo s centralizacijo elektronike v telekomunikacijski sobi, namesto da imajo aktivno elektroniko v vsakem nadstropju.

Primerjava z enomodnim vlaknom

Glavna razlika med večmodnim in enomodnim vlaknom je, da je premer jedra prvega veliko večji, običajno 50-100 mikronov; veliko večja od valovne dolžine svetlobe, ki jo prenaša. Večmodna vlakna imajo večjo sposobnost "zbiranja svetlobe" kot enomodna vlakna. V praksi večja velikost jedra poenostavlja povezljivost in omogoča tudi uporabo cenejše elektronike, kot so svetleče diode (LED) in laserji, ki oddajajo površino z navpično votlino (VCSEL), ki delujejo pri 850 nm in 1300 nm valovnih dolžinah (v telekomunikacijah). Uporabljeno enomodno vlakno deluje pri 1310 ali 1550 nm in zahteva dražji laserski vir (enomodno vlakno je primerno za skoraj vse valovne dolžine vidne svetlobe). vlaken, podpira več načinov širjenja; zato je omejen z modalno disperzijo, medtem ko se enomodni viri svetlobe včasih ne uporabljajo z večmodnim vlaknom proizvajajo razpon valovnih dolžin, od katerih vsaka potuje z drugačno hitrostjo, v nasprotju s tem pa laserji, ki se uporabljajo za pogon enomodnih vlaken, proizvajajo koherentno svetlobo na eni sami valovni dolžini . Večmodna vlakna imajo zaradi večje velikosti jedra višjo numerično odprtino, kar pomeni, da lahko zberejo več svetlobe kot enomodna vlakna. Zaradi modalne disperzije v vlaknu ima večmodno vlakno višjo stopnjo širitve impulza kot enomodno vlakno, kar omejuje zmogljivost prenosa informacij večmodnega vlakna. Enomodovna vlakna se najpogosteje uporabljajo za visoko natančne znanstvene raziskave, saj omogoča le en način širjenja svetlobe, kar olajša pravilno fokusiranje svetlobe. Barva plašča se včasih uporablja za razlikovanje povezovalnih kablov/kablov z večmodnimi optičnimi vlakni od enomodnih, vendar se nanjo ni vedno mogoče zanesti pri razlikovanju vrst kablov. Za civilno uporabo standard TIA-598C priporoča rumeno oblogo za enomodna vlakna in oranžno za večmodna vlakna 50/125 µm (OM2) in 62,5/125 µm (OM1). Aqua se priporoča za uporabo z 50/125 µm "lasersko optimiziranim" vlaknom OM3.

vrsta

Večmodno vlakno je opisano s premerom jedra in ovoja. Zato ima večmodno vlakno 62,5/125 µm velikost jedra 62,5 mikrometrov (µm) in premer ovoja 125 µm. Prehod med jedrom in oblogo je lahko oster, kar imenujemo stopenjski indeksni profil, lahko pa je postopen prehod, ki se imenuje stopnjevani indeksni profil. Obe vrsti imata različne disperzijske značilnosti in zato različne efektivne razdalje širjenja. Poleg tega je večmodovno vlakno opisano z uporabo klasifikacijskega sistema (OM1, OM2 in OM3), vzpostavljenega s standardom ISO 11801, ki temelji na večmodovnem vlaknu z modalno pasovno širino. OM4 (opredeljen v TIA-492-AAAD) je bil dokončan avgusta 2009, objavil pa ga je TIA konec leta 2009. Kabli OM4 bodo podpirali 125 m povezav pri 40 in 100 Gbit/s.

Že vrsto let so 62,5/125 µm (OM1) in običajna 50/125 µm večmodna vlakna (OM2) široko uporabljena v aplikacijah v prostorih. Ta vlakna lahko zlahka podpirajo aplikacije od Etherneta (10 Mbit/s) do Gigabit Etherneta (1 Gbit/s) in so idealna za uporabo z oddajniki LED zaradi relativno velike velikosti jedra. Novejše uvedbe običajno uporabljajo lasersko optimizirana večmodna vlakna 50/125 µm (OM3). Optična vlakna, ki ustrezajo tej oznaki, zagotavljajo zadostno pasovno širino za podporo 10 Gigabit Ethernet do 300 metrov. Od izdaje standarda so proizvajalci optičnih vlaken močno izboljšali svoje proizvodne procese in lahko ustvarijo kable, ki podpirajo 10 GbE do 550 metrov. Lasersko optimizirana večmodna vlakna (LOMMF) so zasnovana za uporabo z 850 nm VCSEL in se pogosto uporabljajo v sprejemnikih in oddajnikih MM SFP, vključno s SPT-P851G-S5D, SPT-P854G-S3xD in drugimi.

Selitev na LOMMF/OM3 se je že zgodila, ko uporabniki nadgradijo na omrežja z večjo hitrostjo. LED diode imajo največjo hitrost modulacije 622 Mbit/s, ker se ne morejo vklopiti/izklopiti dovolj hitro, da bi podpirale aplikacije z večjo pasovno širino. VCSEL so zmožni modulacije nad 10 Gbit/s in se uporabljajo v številnih omrežjih visoke hitrosti.

Spremembe v porazdelitvi moči VCSEL in enakomernost vlaken lahko povzročijo modalno disperzijo, ki jo je mogoče izmeriti z diferencialno modalno zakasnitvijo (DMD). Modalna disperzija je učinek, ki ga povzročajo različne hitrosti posameznih mod v svetlobnem impulzu. Končni učinek je, da se svetlobni impulzi ločijo ali prepotujejo razdaljo, zaradi katere sprejemnik težko prepozna posamezne 1 in 0 (to se imenuje intersimbolna interferenca). Večja kot je dolžina, večja je modalna disperzija. Za boj proti modalni disperziji je LOMMF izdelan na način, ki odpravlja spremembe v vlaknu, ki bi lahko vplivale na hitrost, s katero potujejo svetlobni impulzi. Profil lomnega količnika je izboljšan, da omogoči prenos VCSEL in prepreči širjenje impulza. Posledično lahko vlakna ohranijo celovitost signala na daljših razdaljah, kar poveča pasovno širino.

Tipi večmodnih optičnih konektorjev

Vrste večnačinovnih konektorjev za optična vlakna, ki krožijo na trgu, vključujejo ST, SC, FC, LC, MU, E2000, MTRJ, SMA, DIN in MTP&MPO. Najpogosteje uporabljeni tipi konektorjev za optična vlakna so ST, SC, FC in LC. Vsak ima svoje prednosti, slabosti in sposobnosti. Kakšne so torej razlike in kaj pomenijo za izvedbo? Ta tabela običajnih večmodnih konektorjev za optična vlakna opisuje prednosti in slabosti.