El centre de dades s'ha convertit en el motor de la vida moderna; la creixent informació de la xarxa es transmet i s'emmagatzema a gran velocitat a través del centre de dades. La majoria de les connexions dins del centre de dades són curtes, que van des d'uns pocs metres fins a uns centenars de metres. En aquestes comunicacions de dades a curt abast i alta velocitat,fibra multimode i mòdul òptic amb VCSELcom el dispositiu bàsic s'utilitzen àmpliament. En comparació amb l'esquema de transmissió monomode, l'esquema multimode adopta un làser de baix cost i de baixa potència per aconseguir un acoblament ràpid i eficient entre la fibra i el làser. La fibra multimode pot aconseguir una velocitat de transmissió més alta o una distància de transmissió més llarga que el cable de coure i un cost més baix que el sistema de fibra monomode. Actualment, la taxa de connexió interna del centre de dades ja és100 Gbit/s, i s'espera 400 Gbit/s aviat. La indústria ha estat desenvolupant nova fibra multimode per millorar el seu rendiment, inclosa la WDM en fibra única. La fibra multimode d'ona llarga admet una distància de transmissió més llarga. A més, per donar suport a una connexió miniaturitzada d'alta densitat, millorar la taxa d'utilització de l'espai, l'eficiència de dissipació de calor i l'eficiència de gestió de cables del centre de dades, s'ha desenvolupat i desplegat ràpidament fibra multimode amb resistència a la flexió. En aquest article, es discuteix la tendència de desenvolupament de la fibra multimode que admet el mòdul òptic d'alta velocitat combinant el principi tècnic de la fibra multimode i l'evolució de la tecnologia del mòdul òptic.
1. Tecnologia de fibra òptica multimode i escenaris d'aplicació
El desenvolupament de la computació en núvol ha promogut el desenvolupament de centres de dades súper grans, generant així diferents tendències de desenvolupament dels centres de dades empresarials tradicionals. Ja sigui nacional o internacional, l'evolució de la taxa de port del servidor per part dels usuaris de VLCC amb serveis de cloud computing és òbviament més ràpida que la dels centres de dades empresarials tradicionals. Les empreses tradicionals utilitzaran de manera constant fibra OM4 multimode i més del 90 per cent de la longitud de l'enllaç del sistema és inferior a 100 m.
Els usuaris de centres de dades molt grans tenen més probabilitats de triar fibra monomode i el 70 per cent de la longitud de l'enllaç del sistema supera els 100 m. El desenvolupament de centres de dades súper grans ha millorat la taxa d'utilització de la fibra monomode, però la fibra multimode encara té els seus avantatges únics. Aquests avantatges inclouen la disponibilitat de mòduls òptics de menor cost, menor consum d'energia i distàncies de transmissió que cobreixen la majoria dels enllaços del centre de dades, de manera que les solucions basades en fibra multimode i mòduls òptics multimode segueixen sent atractives per als clients.
2. Ample de banda de fibra multimode de 850 nm
A diferència del sistema monomode, la distància de transmissió i la velocitat del sistema multimode estan limitades per l'ample de banda de la fibra multimode. Cal augmentar l'amplada de banda del mode de la fibra multimode per suportar la distància més llarga del sistema d'alta velocitat.
Amb el desenvolupament del disseny i la fabricació de fibra, l'ample de banda de la fibra multimode s'ha millorat molt. La fibra multimode de 62,5 μm té una obertura numèrica alta i un nucli de fibra gran, que pot acoblar la font de llum de díodes emissors de llum (LED) a la fibra i suportar la transmissió de dades de 2 km a una velocitat de 10 Mbit/s o fins i tot 100 Mbit/ s. Amb el desenvolupament de l'estàndard Ethernet i VCSEL de 850 nm de baix cost, la fibra multimode amb un diàmetre central de fibra de 50 micres és més popular al mercat. La fibra té una dispersió de mode més baixa i una amplada de banda més alta, i la mida del punt i l'obertura numèrica del VCSEL són més petites que els LED, la qual cosa permet que el làser es pugui acoblar fàcilment a una fibra de 50 micres. Mitjançant l'optimització del procés de fabricació de la fibra òptica i l'adopció de la tecnologia avançada de control de l'índex de refracció, la fibra òptica multimode de 50 μm es va desenvolupar des de OM2 (500 MHz*Km) fins a OM3 (2 000 MHz*Km) i ara s'ha desenvolupat fins a OM4 ({ {17}} MHz*Km).
Per a un sistema multimode que utilitza 850 nm VCSEL, augmentar encara més l'amplada de banda de la fibra multimode OM4 no pot fer que el mòdul òptic transmeti més distància, perquè l'amplada de banda del sistema depèn de la combinació de l'amplada de banda del mode efectiu de la fibra i la dispersió ( que està relacionada amb l'amplada de línia espectral del làser VCSEL i la longitud d'ona de la fibra). Si cal augmentar l'amplada de banda del sistema, a més de l'amplada de banda del mode efectiu de la fibra, cal optimitzar el valor de dispersió. Això es pot aconseguir mitjançant l'ús de fibra multimode de retard de mode diferencial (DMD) per compensar la dispersió parcial, o utilitzant una amplada de línia més estreta de 850 nm VCSEL o treballant en una regió d'ona més llarga amb una dispersió més baixa.
L'índex de refracció relatiu màxim del nucli de fibra també afecta l'amplada de banda màxima. Quan el nucli baixa de l'1 per cent a 0,75 per cent, l'ample de banda es duplica. Tanmateix, reduir el nucli de fibra augmentarà la pèrdua de flexió, per la qual cosa és necessari optimitzar el disseny de l'estructura de la fibra per millorar el seu rendiment de flexió.
3. Fibra multimode insensible a la flexió
A les aplicacions del centre de dades, la fibra multimode insensible a la flexió s'utilitza cada cop més, la qual cosa pot optimitzar el disseny de fibra òptica, maquinari i equips per estalviar més espai, tenir una millor eficiència de refrigeració i una connexió i una gestió de cables més còmoda. El nucli té un índex graduat i el revestiment té una ranura d'índex baix. La ranura redueix la potència òptica del revestiment i pot evitar la fuita de senyals òptics, millorant així el rendiment de flexió de la fibra. El disseny de fibra optimitza la mida del nucli i de la ranura de la fibra i aconsegueix un equilibri entre el rendiment de flexió i la compatibilitat amb la fibra multimode estàndard. Mitjançant un disseny raonable del nucli i la ranura de la fibra, la fibra multimode pot aconseguir el nivell OM4 d'amplada de banda alta i baixa pèrdua de flexió. La pèrdua de macroflexió de la fibra multimode insensible a la flexió és més de 10 vegades menor que la de la fibra multimode estàndard convencional.
