10G乙太網雷射優化多模光纖的效能特徵

2022-11-19 12:09:03 字數 2822 閱讀 9334

**性增長的資訊傳輸需求和光通訊技術的飛速發展正支援著通訊網路向著更高速率更大容量的方向迅猛推進。由於internet的使用,對資料傳輸的要求呈現出**性的幾何級數般的增長,因此對網路傳輸速度的要求也是日甚一日。在區域網(lan)方面,雖然存在各種制式和協議,但有一點是相同的,即不停地提高網路的傳輸速度。

以乙太網為例,90年代以來,乙太網技術的引入以及個人計算機和工作站的較高利用率推動著區域網的發展。當今,新一代多**、群件(groupware)、影像傳輸和資料庫產品的資訊量猛增使速率為10mb/s的乙太網面臨嚴峻挑戰,從而迫使乙太網向更高的速度發展。

其傳輸速度從10mbit/s(低速乙太網)到100mbit/s(高速乙太網)。ieee在2023年通過了ieee802.3z的gigabits乙太網(gbe)標準。

10gigabit的乙太網標準ieee802.3ae獲得通過。

ieee802.3ae標準定義了光纖作為10gbe網路的傳輸媒介,包括單模光纖和多模光纖。標準給出的在850nm波長,多模光纖的傳輸距離從普通62.

5/125mm 梯度多模光纖的28公尺到雷射優化(laser-optimized)多模光纖的300公尺不等。要求達到300公尺的傳輸距離,普通的多模光纖是無能為力,必須優化光纖的製備工藝,精確控制光纖的生產過程,以開發新的雷射優化的多模光纖。

本文由10g乙太網的要求,介紹了新的雷射優化多模光纖的效能特徵。以及長飛光纖光纜****憑藉pcvd (plasma-activated chemical vapor deposition)工藝的優勢,所開發的符合10g乙太網傳輸標準的雷射優化多模光纖―超貝光纖。

1、10g乙太網多模光纖

10g乙太網使用ld(laser diode)作為光源和多模光纖為傳輸媒介。為了在850nm波長視窗在多模光纖上達到300公尺以上的傳輸距離,標準tia/eia-455-203[3]和tia/eia-492aaac[4]分別對注入條件和光纖的效能進行了定義。其中要求入纖光功率分布符合fotp-203標準。

標準tia/eia-492aaac規定了850nm波長雷射優化的50/125mm梯度折射率多模光纖的具體指標。對光纖頻寬的要求為:在滿注入ofl(over-filled launch)條件下(tia/eia-455-204)[5],850nm的ofl頻寬大於等於1500mhz·km,1300nm的ofl頻寬大於等於500mhz·km。

同時對纖芯的差分模延遲dmd (differential mode delay) 測試(tia/eia-455-220)必須在表1所給出的模板範圍內。

多模光纖的滿注入ofl(over-filled launch)頻寬反映的是對光纖在led光源環境下的頻寬效能指標,測試時,多模光纖的所有傳導模式均被激發[6]。而雷射優化多模光纖的dmd測試必須遵從tia/eia-455-220[7]標準。該標準定義了dmd測試的整個過程,包括光源,定位裝置,接收系統以及測試程式。

標準要求注入待測光纖的光斑必須是單模的,在850nm波長,其模場直徑約在5mm,而且對光脈衝的時域脈寬和譜寬也做了詳細的規定。總之,單模的,足夠短,以及窄譜寬的光脈衝是好的。同時對定位系統的精度,注入脈衝的耦合條件,以及接收系統的線性和響應也給出了各自的要求。

需要專門的dmd測試裝置。

根據ieee802.3ae標準,當光源的功率分布符合tia/eia-455-203 標準,同時多模光纖的效能符合tia/eia-492aaac標準時,在850nm波長,保證光纖的有效頻寬ebw(effective bandwidth)大於2000mhz·km,在10gigabit的網路系統中達到300公尺以上的傳輸距離。

2、超貝光纖

為什麼在100mbps時可以支援2000公尺的多模光纖,在1gbps時只能支援550公尺?主要原因正是由於多模光纖的dmd現象。經過測試,我們發現,多模光纖在傳送光脈衝時,光脈衝在傳送過程中會發散展寬,當這種發散狀況嚴重到一定程度後,前後脈衝之間會相互疊加,使得接受端根本無法準確分辨每乙個光脈衝訊號,這種現象我們稱為dmd(differential mode delay)。

其主要原因在於:一、纖芯折射率分布的不完美。普通多模光纖由於預期使用於led光源的網路,在滿注入條件下,脈衝能量主要分布在中間模式群,高階模式群和低階模式群的影響相對不明顯。

但在dmd測試中,在不同的入射位置,這些高階模式群和低階模式群的影響將導致光脈衝變形和**。二、光纖的中心凹陷。光纖的中心凹陷是指在纖芯中心的折射率明顯下降的現象。

這種凹陷和光纖的製造過程有關。這種中心凹陷將極大地影響光纖的傳輸特性,降低光纖的效能。

因此精確控制光纖的折射率分布和消除中心凹陷是10g乙太網多模光纖(超貝光纖)研發的主要任務。長飛公司使用pcvd方法生產光纖預製棒。pcvd是製造多模光纖的首選方法,具有沉積層數多,剖面控制精確的特點,其幾千層的沉積過程能夠有效的控制沉積層的攙雜量以獲得與理論要求符合的折射率分布。

同時在融縮過程中,通過控制腐蝕量和中心孔的大小避免中心凹陷的出現。

圖1是所製備的一根預製棒的芯層折射率分布曲線。其實際折射率分布和理論值吻合的非常好。表2是本預製棒所拉製的部分光纖的滿注入頻寬和dmd測試結果。

比較表1可以發現,所拉製光纖的滿注入頻寬和dmd測試結果完全符合tia/eia-492aaac標準。

3、結論

10g乙太網標準ieee802.3ae的通過,將乙個10g乙太網市場真實的呈現出來。開發符合萬兆乙太網標準的通訊產品已是當務之急。

長飛光纖光纜****應用pcvd方法,通過精確控制芯層折射率分布,和有效消除中心凹陷,已經成功的開發出了符合tia/eia-492aaac標準,雷射優化的50/125mm梯度折射率分布多模光纖產品。滿注入頻寬和dmd測試結果表明,在850nm波長,該光纖可以支援10gigabit網路系統300公尺以上的傳輸距離。同時,該光纖同樣支援10gigabit的fibre channel和10gigabit的oif(optical internetworking forum)標準,並相容低速率led光源的網路傳輸。

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