多模光纖是光纖中的一�,由于其中心玻璃芯較�(50�62.5μm),故在所考慮的波長上能傳�(dǎo)多種模式的光�
基本上有兩種多模光纖,一種是梯度型(graded)另一種是階躍型(stepped�,對于梯度型(graded)光纖來�,芯的折射率(refraction index)于芯的外圍最小而逐漸向中心點(diǎn)不斷增加,從而減少訊號的模式色散,而對階躍型(Stepped Index)光纜來�,折射率基本上是平均不變,而只有在包層(cladding)表面上才會(huì)突然降低。階躍型(stepped)光纖一般較梯度型(graded)光纖的帶寬為低。在�(wǎng)�(luò)�(yīng)用上,的多模光纖�62.5/125�62.5/125意指光纖芯徑�62.5μm而包層(cladding)直徑為125μm,其他較為普通的�50/125�100/140�
相對于雙絞線,多模光纖能夠支持較長的傳輸距離,在10mbps�100mbps的以太網(wǎng)中,多模光纖最長可支持2000米的傳輸距離,而于1GpS千兆�(wǎng)�,多模光纖可支持550米的傳輸距離。業(yè)界一般認(rèn)為當(dāng)傳輸距離超過295�,電磁干擾非常嚴(yán)�,或頻寬需要超�350MHz,那便應(yīng)考慮采用多模光纖代替雙絞線作為傳輸載��
1)多模光�
多模光纖(Multi Mode Fiber):中心玻璃芯較粗(50�62.5μm),可傳多種模式的�。但其模間色散較大,這就限制了傳輸數(shù)字信號的頻率,而且隨距離的增加�(huì)更加�(yán)�。例如:600MB/KM的光纖在2KM�(shí)則只�300MB的帶寬了。因�,多模光纖傳�?shù)木嚯x就比較近,一般只有幾公里�
2)單模光�
單模光纖(Single Mode Fiber):中心玻璃芯很細(xì)(芯徑一般為9�10μm),只能傳一種模式的�。因�,其模間色散很小,適用于�(yuǎn)程通訊,但還存在著材料色散和波�(dǎo)色散,這樣單模光纖對光源的譜寬和穩(wěn)定性有較高的要�,即譜寬要窄,穩(wěn)定性要�。后來又�(fā)�(xiàn)�1.31μm波長�,單模光纖的材料色散和波�(dǎo)色散一為正、一為負(fù),大小也正好相等。這就是說�1.31μm波長�,單模光纖的總色散為�。從光纖的損耗特性來看,1.31μm處正好是光纖的一�(gè)低損耗窗�。這樣�1.31μm波長區(qū)就成了光纖通信的一�(gè)很理想的工作窗口,也是現(xiàn)在實(shí)用光纖通信系統(tǒng)的主要工作波��1.31μm常規(guī)單模光纖的主要參�(shù)是由國際電信�(lián)盟ITU-T在G652建議中確定的,因此這種光纖又稱G652光纖�
七十年代光纖�(jìn)入實(shí)用化階段是從多模光纖的局間中繼開始的。二十多年以�,單模光纖新品種不斷出現(xiàn),光纖功能不斷豐富和增強(qiáng),性能�(jià)格比不斷苛求,但多模光纖并沒有被取代而是始終保持�(wěn)定的市場份額,和其他品種同步�(fā)�。其原因是多模光纖的特性正好滿足了�(wǎng)�(luò)用纖的要�。相對于長途干線,光纖�(wǎng)�(luò)的特�(diǎn)是:傳輸速率相對較低;傳輸距離相對較�;節(jié)�(diǎn)多、接頭多、彎路多;連接�、耦合器用量大;規(guī)模小,單位光纖長度使用光源�(gè)�(shù)��
傳輸速率低和傳輸距離短正好可以利用多模光纖帶寬特性和傳輸損耗不如單模光纖的特點(diǎn)。但單模光纖更便宜、性能比多模好,為什么網(wǎng)�(luò)中不用單模光纖呢?這是�?yàn)樯鲜鼍W(wǎng)�(luò)特點(diǎn)中彎路多損耗就�;節(jié)�(diǎn)多則光功率分路就頻繁,這都要求光纖�(nèi)部有足夠的光功率傳輸。多模光纖比單模光纖芯徑�,數(shù)值孔徑大,能從光源耦合更多的光功率。網(wǎng)�(luò)中連接器、耦合器用量大,單模光纖無源器件比多模 光纖無源器件
光纖�,而且相對精密、允差小,操作不如多模器件方便可�。單模光纖只能使用激光器(LD)作光源 ,其成本比多模光纖使用的�(fā)光二極管(LED)高很多。尤其是�(wǎng)�(luò)�(guī)模小,單位光纖長度使用光源�(gè)�(shù)�,干線中可能幾百公里用一�(gè)光源,而十幾公里甚至幾公里的每�(gè)�(wǎng)�(luò)各有�(dú)立的光源。如果網(wǎng)�(luò)使用單模光纖配用激光器,網(wǎng)�(luò)總體造價(jià)�(huì)大幅度提�。目前,垂直腔面�(fā)射激光器(VCSEL)已商用,價(jià)格與LED接近,其圓形的光束斷面和高的�(diào)制速率正好�(bǔ)償了LED 的缺�(diǎn),使多模光纖在網(wǎng)�(luò)中應(yīng)用更添生�(jī)。從上述分析不難看到,認(rèn)為單模光纖帶寬高、損耗小,在�(wǎng)�(luò)中使用可以“一次到位”的考慮是不全面�??祵幑緦W(wǎng)�(luò)中使用單模光纖和使用多模光纖的系�(tǒng)成本�(jìn)行了�(jì)算和比較,使用單模光纖的�(wǎng)�(luò)成本是多模光纖的4倍。使�62.5μm�50μm多模光纖的系�(tǒng)成本一�,區(qū)別在于不同種類的連接器。選用無金屬箍插拔式連接器系�(tǒng)造價(jià)(多模系�(tǒng)B)比用金屬箍旋接的連接�,如FC型(多模系統(tǒng)A)的成本可減�1�2�
為適�(yīng)�(wǎng)�(luò)通信的需�,七十年代末到八十年代初,各國大力開�(fā)大芯徑大�(shù)值孔徑多模光纖(又稱�(shù)�(jù)光纖�。當(dāng)�(shí)國際電工委員�(huì)推薦了四種不同芯/包尺寸的漸變折射率多模光纖即A1a、A1b、A1c和A1d。它們的纖芯/包層直徑(μm)/�(shù)值孔徑分別為50�125�0.200�62.5�125�0.275�85�125�0.275�100�140�0.316。總體來�,芯/包尺寸大則制作成本高、抗彎性能�,而且傳輸模數(shù)量增�,帶寬降��100�140μm多模光纖除上述缺�(diǎn)�,其包層直徑偏大,與測試儀器和連接器件不匹�,很快便不在�(shù)�(jù)傳輸中使用,只用于功率傳�?shù)忍厥鈭龊稀?5�125μm多模光纖也因類似原因被逐漸淘汰�1999�10月在日本京都召開的IEC SC 86A GW1專家組會(huì)議對多模光纖�(biāo)�(zhǔn)�(jìn)行修��2000�3月公布的修改草案��85�125μm多模光纖已被取消??祵幑?976年開�(fā)�50�125μm多模光纖和朗訊Bell�(shí)�(yàn)�1983開發(fā)�62.5�125μm多模光纖有相同的外徑和機(jī)械強(qiáng)�,但有不同的傳輸特�,一直在�(shù)�(jù)通信�(wǎng)�(luò)中“較量”�
62.5μm芯徑多模光纖�50μm芯徑多模光纖芯徑�、數(shù)值孔徑高,能從LED光源耦合入更多的光功�,因�62.5�125μm多模光纖首先被美國采用為多家行業(yè)�(biāo)�(zhǔn)。如AT&T的室�(nèi)配線系統(tǒng)�(biāo)�(zhǔn)、美國電子工�(yè)�(xié)�(huì)(EIA)的局域網(wǎng)�(biāo)�(zhǔn)、美國國家標(biāo)�(zhǔn)研究所(ANSI)的100Mb/s令牌�(wǎng)�(biāo)�(zhǔn)、IBM的計(jì)算機(jī)光纖�(shù)�(jù)通信�(biāo)�(zhǔn)��50�125μm多模光纖主要在日�、德國作為數(shù)�(jù)通信�(biāo)�(zhǔn)使用,至今已�18年歷�。但由于北美光纖用量大和美國光纖制造及�(yīng)用技�(shù)的先�(dǎo)作用,包括我國在�(nèi)的多�(shù)國家均將62.5�125μm多模光纖作為局域網(wǎng)傳輸介質(zhì)和室�(nèi)配線使用。自八十年代中期以來�62.5�125μm光纖幾乎成為�(shù)�(jù)通信光纖市場的主流產(chǎn)��
上述形勢一直維持到九十年代中后期。近幾年隨局域網(wǎng)傳輸速率不斷升級�50μm芯徑多模光纖越來越引起人們的重視。自1997年開�,局域網(wǎng)�1Gb/s�(fā)�,以LED作光源的62.5�125μm多模光纖幾百兆的帶寬顯然不能滿足要求。與62.5�125μm相比�50�125μm光纖�(shù)值孔徑和芯徑較小,帶寬比62.5�125μm光纖�,制作成本也可降�1�3。因此,各國�(yè)界紛紛提出重新啟�50�125μm多模光纖。經(jīng)過研究和論證,國際標(biāo)�(zhǔn)化組織制訂了相應(yīng)�(biāo)�(zhǔn)。但考慮到過去已有相�(dāng)�(shù)量的62.5�125μm多模光纖在局域網(wǎng)中安裝使�,IEEE802.3z千兆比特以太�(wǎng)�(biāo)�(zhǔn)中規(guī)�50�125μm�62.5�125μm多模光纖都可以作�1GMbit/s以太�(wǎng)的傳輸介�(zhì)使用。但對新建網(wǎng)�(luò),一�50�125μm多模光纖�50�125μm多模光纖的重新啟用,改變�62.5�125μm多模光纖主宰多模光纖市場的局�。遵照上述標(biāo)�(zhǔn),康寧公�1998�9月宣布推出兩種新的多模光纖。種為InfiniCor300�,按62.5�125μm�(biāo)�(zhǔn),可�1Gb/s速率��850nm波長傳輸300��1300nm波長傳輸550�。第二種是InfiniCor600�,按50�125μm�(biāo)�(zhǔn),在1Gb/s速率��850nm波長�1300nm波長均可傳輸600米�
雖然1998年新出臺(tái)的IEEE802.3z�(biāo)�(zhǔn)提出了在1Gbit/s�(wǎng)�(luò)中使用多模光纖的�(guī)�,但�(wǎng)�(luò)升級的發(fā)展比�(biāo)�(zhǔn)的制訂還�。目前要求傳輸速率�(dá)�10Gbit/s。這使�62.5�125μm多模光纖的帶寬限制更加突�。為了解決這一問題,各大公司在最近一兩年開發(fā)推出了幾種新品種多模光纖,如康寧的InfiniCor CL1000和InfiniCor CL2000,朗訊的Lazr—SPEED,阿爾卡特的GIGAlite�??祵幵诎l(fā)布這種光纖�(shí)說:“康寧以嫻熟的技�(shù)和新的折射率分布控制,推出這種以前只有單模光纖才能給出的特性而且能在�(wǎng)�(luò)中使用以前給多模光纖配套的低成本系統(tǒng)?�?BR>
在實(shí)際使用中,激光器與多模光纖耦合可依照Gbit/s以太�(wǎng)�(biāo)�(zhǔn)推薦的法�
?、佟∑米⑷?/FONT>
為避免上述激光器直接注入多模光纖出現(xiàn)的帶寬惡化情�,標(biāo)�(zhǔn)�(guī)定使用模式調(diào)節(jié)連線(Mode Conditioning Patch Cord—MCP)將激光器輸出耦合入多模光纖。模式調(diào)節(jié)連線是一段短的單模光�,它的一端與激光器耦合,另一端與多模光纖耦合。標(biāo)�(zhǔn)�(guī)定單模光纖輸出光斑故意偏離多模光纖軸心一段距�,允許偏離的范圍�17�24μm,其目的是避開中心折射率凹陷,但又不偏離太遠(yuǎn),只是選擇性地激�(lì)一小組較低次模�
?、凇≈行淖⑷?/FONT>
對折射率分布理想,沒有中心凹陷的多模光纖可以使用中心注入而不用模式調(diào)節(jié)連線。這樣做的�(yōu)�(diǎn)是可以有效提高多模光纖的激光器帶寬,減少網(wǎng)�(luò)系統(tǒng)的復(fù)雜性和降低系統(tǒng)成本,目前一根模式調(diào)節(jié)連線�80�100美元??祵幑就瞥龅腎nfiniCor CL 1000�62.5μm芯徑)和InfiniCor CL 2000�50μm芯徑)是目前千兆比以太網(wǎng)�1300nm波長激光直接注入而不用模式調(diào)節(jié)連線的種多模光纖�
1.新一代多模光纖的類型
新一代多模光纖是一�50�125μm,漸變折射率分布的多模光�。采�50μm芯徑是因?yàn)檫@種光纖中傳輸模的�(shù)目大約是62.5μm多模光纖中傳輸模�1�2.5。這可有效降低多模光纖的模色散,增加帶�。對850nm波長�50�125μm�62.5�125μm多模光纖帶寬可增加三倍(500MHz.km�160MHz.km)。按IEEE802.3z�(biāo)�(zhǔn)推薦,在1Gbit/s速率下,62.5μm芯徑多模光纖只能傳輸270�;�50μm芯徑多模光纖可傳�550米。實(shí)際上最近的�(shí)�(yàn)證實(shí):使�850nm垂直腔面�(fā)射激光器(VCSEL)作光源,在1Gbit/s速率��50μm芯徑�(biāo)�(zhǔn)多模光纖可無誤碼傳輸1750米(線路中含5對連接器)�50μm芯徑新一代多模光纖可無誤碼傳�2000米(線路中含2對連接器)。在10Gbit/s��50μm芯徑新一代多模光纖可傳輸600�,而具�200�500MHz.km過滿注入帶寬的標(biāo)�(zhǔn)62.5μm芯徑多模光纖只能傳輸35�� 采用50μm芯徑的另一�(gè)原因是以前人們看�62.5μm芯徑多模光纖的優(yōu)�(diǎn),隨技�(shù)的�(jìn)步已變得無關(guān)緊要。在八十年代初中�,LED光源的輸出功率低,發(fā)散角�,連接器損耗大,使用芯徑和�(shù)值孔徑大的光纖以使盡多光功率注入是必須考慮�。而當(dāng)�(shí)似乎沒人想到局域網(wǎng)速率可能�(huì)超過100Mbit/s,即多模光纖的帶寬性能并不突出?,F(xiàn)在由于LED輸出功率和發(fā)散角的改�(jìn)、連接器性能的提高,尤其是使用了VCSEL,光功率注入已不成問題。芯徑和�(shù)值孔徑已不再像以前那么重�,�10Gbit/s的傳輸速率成了主要矛盾,可以提供更高帶寬的50μm芯徑多模光纖則倍受青睞�
2.新一代多模光纖光�
以往傳統(tǒng)的多模光纖網(wǎng)�(luò)使用�(fā)光二極管(LED)做光源。在低速網(wǎng)�(luò)中這是一種經(jīng)�(jì)合理的選�。但二極管是自發(fā)輻射�(fā)光,激光器是受激�(fā)射發(fā)�,前者載流子壽命比后者長,因而二極管的調(diào)制速率受到限制,在千兆比及其以上網(wǎng)�(luò)中無法使�。另外,二極管與激光器相比,其光束�(fā)散角�,光譜寬度寬。注入多模光纖后,激�(lì)起更多的高次模,引入更多波長成份,使光纖帶寬下降。幸�(yùn)的是850nm垂直腔面�(fā)射激光器(VCSEL)不但具有上述激光器的優(yōu)�(diǎn),而且�(jià)格與LED基本相同。VCSEL的其他優(yōu)�(diǎn)是:閾值電流低,可以不�(jīng)放大,直接用邏輯門電路�(qū)�(dòng),在2Ggabit速率下,獲得幾毫瓦的輸出功率;其850nm的發(fā)射波長并不適用于�(biāo)�(zhǔn)單模光纖,正好用于多模光纖。在這一波長�,可以使用廉�(jià)的硅探測器并有良好的高頻響應(yīng);另一�(gè)令人矚目的優(yōu)�(diǎn)是VCSEL的制造工藝可以容易地控制�(fā)射光功率的分�,這對提高多模光纖帶寬十分有利。正是由于這些�(yōu)�(diǎn),新一代多模光纖標(biāo)�(zhǔn)將采�850nm VCSEL做光��
3.新一代多模光纖的帶寬
按上面敘述的激光器與發(fā)光管的比較來�,多模光纖使用激光器做光�,其傳輸帶寬�(yīng)得到大幅度提高。但初步�(shí)�(yàn)�(jié)果表�,簡單地用激光器代替LED做光�,系�(tǒng)的帶寬不僅沒有提高反而降低。經(jīng)過IEEE專家組的研究�(fā)�(xiàn),多模光纖的帶寬還與光纖中的模功率分布或注入狀�(tài)有關(guān)。在�(yù)制棒制作工藝中,光纖的軸心容易產(chǎn)生折射率凹陷。以前用LED做光�,是過滿注入(OFL—OverFilled Launch),光纖的全部模式(幾百�(gè))都被激�(lì),每�(gè)模攜帶自己的一部分功率。光纖中心折射率的畸變只影響少數(shù)模式的時(shí)延特�,對光纖模帶寬的影響相對有限。所測出的多模光纖帶寬,對于用LED做光源的系統(tǒng)是正確的。也就是說可以用這樣測出的帶寬數(shù)�(jù)估算系統(tǒng)的傳輸速率和距雀但�,當(dāng)用激光器做光源時(shí),激光器的光斑僅幾微�,發(fā)散角也比LED小,因而只激�(lì)在光纖中心傳�?shù)纳贁?shù)模式,每�(gè)模式都攜帶相�(dāng)大的一部分功率,光纖中心折射率畸變對這些僅有�、少�(shù)模式�(shí)延特性的影響,使多模光纖帶寬明顯下降。因此不能用傳統(tǒng)的過滿注入(OFL)方法來測量用激光器做光源的多模光纖的帶�� 新標(biāo)�(zhǔn)將使用限模注入法(RML—Restricted Mode Launch)測量新一代多模光纖的帶寬。用這種方法測出的帶寬叫“激光器帶寬”或“限模帶寬�,以前用LED做光源測出的帶寬叫“過滿注入帶寬”。兩者分別表示用激光器和LED做光源注入時(shí)的多模光纖帶�。限模注入和多模光纖激光器帶寬的標(biāo)�(zhǔn)由TIA FO�2.2.1任務(wù)組起�。目前已完成62.5μm多模光纖檢測�(guī)程FOTP�203和FOTP�204(FOTP—Fiber Optic Test Procedure�,內(nèi)容如下: FOTP�203�(guī)定了用來測量多模光纖激光器帶寬的光源的功率分布。要求光源經(jīng)過一段短的多模光纖耦合之后,其近場�(qiáng)度分布應(yīng)滿足在中�30μm范圍�(nèi)光通量大于75�,在中心9μm范圍�(nèi)光通量大于25�。新�(biāo)�(zhǔn)中沒有推薦使用VCSEL做光源對帶寬�(jìn)行測�,這是考慮到不同廠家VCSEL的光功率分布差別很大� FOTP�204�(guī)定使用限模光纖將光源耦合入多模光纖�(jìn)行激光器帶寬測量。限模光纖用來對過滿注狀�(tài)�(jìn)行濾波,限制對多模光纖高次模的激�(lì)。限模光纖是一段芯�23.5μm,數(shù)值孔�0.208的漸變折射率多模光纖。這種多模光纖折射率梯度指�(shù)接近�2。在850nm�1300nm過滿注入條件下應(yīng)有大�700MHz.km的帶�。限模光纖的長度�(yīng)大于1.5米以消除泄漏�,并小于5米以避免瞬態(tài)損�。選取芯�23.5μm是因?yàn)槠洚a(chǎn)生的注入狀�(tài)最接近VCSEL�
維庫電子�,電子知�(shí),一查百��
已收錄詞�168295�(gè)