多模光纤产品及技术的发展

《多模光纤产品及技术的发展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、多模光纤产品及技术的发展(上)（图）摘要：本文从以太网标准的进展入手，由光源，注入方式，多模光纤色散，带宽，及光纤结构等方面分析了新一代Gigabit和10Gigabit以太网多模光纤区别于普通多模光纤的特点。介绍了三种多模光纤带宽的概念和长飞公司新一代多模光纤产品――高贝、超贝光纤的主要性能指标。同时给出了不同多模光纤产品在不同传输速率以太网系统中的传输距离，说明了新一代多模光纤在网络应用中的优点和前景。　　关键词：多模光纤，以太网，带宽，差分模延迟，色散，高贝（HiBand），超贝（MaxBand）1.以太网标准的进展　　众所周知，由于I

2、nternet的使用，对数据传输的要求呈现出爆炸性的几何级数般的增长，因此对网络传输速度的要求也是日甚一日。就多模光纤而言，由于其固有的特性，一般使用于局域网，存储网，数据中心等。在这些领域，所要求的数据传输交换速率也是不停增长。以以太网为例，90年代以来，其传输速率从10Mbit/s（以太网）到100Mbit/s（快速以太网）。IEEE在1998年通过了IEEE802.3z的Gigabits以太网（GbE）标准。10Gigabit的以太网标准IEEE802.3ae也在2002年6月通过。多模光纤产品一直是以太网标准所定义的传输媒质，其传输窗

3、口在850nm和1300nm。当前在通信网络中使用地一般多模产品为A1a(50/125um)和A1b(62.5/125um)两种。这两种产品性能是和以太网和快速以太网校准相适应的。而就GbE以太网和10GbE以太网标准而言，A1a和A1b类多模产品是不适合的。主要原因由于LED（发光二极管）光源的调制频率最高只有650MHz左右。因此在Gbit/s和10Gbit/s以太网中必须使用LD（激光二极管）作为光源，如VCSEL（垂直腔面发射激光器）光源[1]。这种光源的变化使得A1a和A1b类多模光纤呈现出了模间色散问题，传输距离无法满足需求。因此

4、，需要改进多模光纤的制造技术，开发制造新一代多模光纤。本文主要介绍新一代多模光纤的技术特点和应用前景。图1：以太网标准的发展2.研发新一代多模光纤的原因　　对新一代多模光纤的研发需求可以从三个方面来分析：即光源，注入方式和光纤本身。2.1多模光纤的色散和缺陷　　一般而言，影响多模光纤性能的指标很多，但对其传输距离造成直接影响的主要是多模光纤的衰减和带宽参数。衰减参数决定于光纤的结构和掺杂浓度，而新一代多模光纤产品在结构上与原有的光纤产品是一致的，因此其衰减指标也相同。多模光纤的带宽使用MHz.km为单位。是一段光纤所能通过的最大调制频率脉冲的

5、调制频率和光纤长度的乘积。由于带宽是一个表征多模光纤光学特性的综合指标，受到诸多因素的影响，如光源，耦合方式，波导结构，以及接收器性能等撇开其他的影响因素，对光纤本身而言，决定其带宽的本征因素是多模光纤的色散特性[2]。讨论多模光纤的色散一般从两方面分析，即模间色散和色度色散。色度色散即由于传输不同波长的光所导致的色散现象；而模间色散指由于不同的传输模式而导致的色散现象。新一代多模光纤和普通多模光纤的本质区别也正源于此。图2：LED和LD光源及所激发的光纤中传导模及色散的成因图3：不同光纤折射率剖面的比较　　对普通多模光纤而言，由于其预期被使

6、用于LED光源的网络系统中。LED是一种具有大输出面积的宽谱光源。由于其宽谱的特点，所发射的光具有不同的波长分量，当这种光脉冲在光纤内传输时，色度色散是色散的主因。而新一代多模光纤被预期使用于LD光源的网络。LD光源是一种单波长激光光源，因此LD所发出的光脉冲在多模光纤内传输时，模间色散将成为色散的主因（见图2）。　　同时由于普通的多模光纤制造过程中的缺陷，在其中心会出现中心“凹陷”（如图3），这种缺陷是由于掺杂材料，如锗的过渡挥发造成的。同时多模光纤的界面，即光纤芯层和包层之间也容易由于掺杂材料的扩散等原因产生缺陷。这些缺陷在原有的多模光纤

7、中是不重要的。但对于新一代多模光纤却是致命的。这些缺陷会极大的增加模间色散而降低光纤的传输性能。2.2LED和LD光源比较就光源而言，表1是一个典型的LED和VCSEL光源的比较。可以发现，VCSEL的光谱宽度远小于LED的光谱宽度，因此比较于LED而言，LD可以说是单波长注入的。同时LED和LD光源的出射光斑大小不同。LED有较大的出射面积，可以激发起多模光纤所有的传导模，而LD光源较小的出射光斑只能激发起一部分传导模式。当LD注入多模光纤端面的不同位置时，不同的模式群被激发，会使得其模间色散有较大差别而影响脉冲的传输距离。图4是LED和V

8、CSEL出射光斑的比较。图4：LED和VCSEL出射光斑比较2.3注入方式比较　　注入方式指光源所出射的能量耦合进入多模光纤的过程。一般有满注入和限模注入两种方式。