多模纖維

多模纖維是一種主要用於短距離通信的光纖,如建築物內或校園內。 典型的多模鏈路的鏈路長度可達600米(2000英尺),數據速率為10 Mbit / s至10 Gbit / s。 多模光纖具有相當大的芯徑,可以傳播多種光模式,並且由於模態色散限制傳輸鏈路的最大長度。

簡介

多模纖維是一種主要用於短距離通信的光纖,如建築物內或校園內。 典型的多模鏈路的鏈路長度可達600米(2000英尺),數據速率為10 Mbit / s至10 Gbit / s。 多模光纖具有相當大的芯徑,可以傳播多種光模式,並且由於模態色散限制傳輸鏈路的最大長度。

多模纖維是指可以傳輸多個光傳導模的光纖。區域網路(LAN)多選用多模纖維,其理由一為多模纖維收發機便宜(比同檔次相應單模光纖收發器的價格低一半);二為多模纖維接續簡單方便和費用低。常用的多模纖維主要有IEC-60793-2光纖產品規範中的A1a類(50/125μm)和A1b類(62.5/125μm)兩種。這兩種多模光纖的包層直徑和機械性能相同,都能提供如乙太網、令牌環和FDDI協定在標準規定的距離內所需的頻寬,而且二者都能升級到Gbit/s的速率。

多模纖維電纜容許不同光束於一條電纜上傳輸,由於多模纖維的芯徑較大,故可使用較為廉宜的偶合器及接線器,多模光纜的光纖直徑為50μm至100μm。

基本上有兩種多模光纜,一種是梯度型(graded)另一種是引導型(stepped),對於梯度型(graded)光纜來說,芯的折光係數(refraction index)於芯的外圍最小而逐漸向中心點不斷增加,從而減少訊號的振模色散,而對引導型(Stepped Inder)光纜來說,折光係數基本上是平均不變,而只有在色層(cladding)表面上才會突然降低引導型(stepped)光纜一般較梯度型(graded)光纜的頻寬為低。在網路套用上,最受歡迎的多模光纜為62.5/125,62.5/125意指光纜芯徑為62.5μm而色層(cladding)直徑為125μm,其他較為普通的為50/125及100/140。

特點

相對於雙絞線,多模纖維能夠支持較長的傳輸距離,在10mbps及100mbps的乙太網中,多模纖維最長可支持2000米的傳輸距離,而於1GpS千兆網中,多模光纖最高可支持550米的傳輸距離。

業界一般認為當傳輸距離超過295尺,電磁干擾非常嚴重,或頻寬需要超過350MHz,那便應考慮採用多模纖維代替雙絞線作為傳輸載體。編輯

隨著乙太網技術的發展、區域網路的速率升級,新一代多模纖維必須具有更高的傳輸頻寬和更長的傳輸距離。為滿足10Gbit/s乙太網傳輸的要求,現在出現了新型50/125μm多模光纖。與62.5/125μm光纖相比,50/125μm光纖的數值孔徑和芯徑較小、傳導模的數目較少、頻寬較高而成本較低。因此,新型50/125μm多模纖維將會大量套用於超高速區域網路的建設;幾年以後,62.5/125μm會逐漸退出多模纖維主流市場。

新一代多模纖維的主要特點如下:

(1)這種光纖是一種工作波長為850nm的新型50/125μm漸變型(GI)多模纖維。

(2)不同於傳統50/125μm光纖纖芯的梯度折射率分布,它將頻寬的常態分配曲線峰值從980nm轉移到850nm處。頻寬曲線峰值居中是為了它能夠覆蓋850nm和1300nm兩個視窗,因為所有的電子器件已習慣使用850nm或1300nm的光源。

(3)配用850nm的垂直腔面發射雷射器(VCSEL)光源,新型50/125μm光纖的“雷射器頻寬”為2000MHz·km,可以支持10Gbit/s乙太網單通道傳輸300m。

(4)由於用“雷射器頻寬”代替了傳統的“模頻寬”,對相應參數的測量也從傳統的“滿注入法(OFL,OverfilledLaunch)”改成了“限模注入(RML,RestrictedModeLaunch)”新方法。

(5)新型50/125μm光纖的安裝特性與傳統多模纖維相同。

多模光纖的主要產品及套用性能

產品名稱主要性能特點及套用
62.5/125μm多模光纖(A1b)低衰減和高頻寬,適用於千兆乙太網(IEEE 802.3z)
50/125μm多模光纖(A1a)低衰減,高頻寬和優異的抗彎曲性能,適用於千兆乙太網(IEEE 802.3z)
62.5/125μm&50/125μm多模光纖—A1b/A1a(OM1/OM2)850nm和1300nm視窗最佳化多模光纖,適用於千兆乙太網(IEEE 802.3z)
62.5/125μm&50/125μm彎曲不敏感多模光纖—A1b/A1a(OM2/OM3/OM4)適用於工作視窗為850nm的1&10&40&100 Gb/s傳輸系統,傳輸距離可達150m、300m和500m,光纖的最小彎曲半徑7.5mm。

單、多模纖維的區別

單模纖維和多模纖維可以從纖芯的尺寸大小來簡單地判別。單模纖維的纖芯很小,約4~10um,只傳輸主模態。這樣可完全避免了模態色散,使得傳輸頻帶很寬,傳輸容量很大。這種纖維適用於大容量、長距離的纖維通信。它是未來光纖通信與光波技術發展的必然趨勢。

多模纖維又分為多模突變型光纖和多模漸變型纖維。前者纖芯直徑較大,傳輸模態較多,因而頻寬較窄,傳輸容量較小;後者纖芯中折射率隨著半徑的增加而減少,可獲得比較小的模態色散,因而頻帶較寬,傳輸容量較大,目前一般都套用後者。

由於多模纖維中不同模式光的傳波速度不同,因此多模纖維的傳輸距離很短。而單模纖維就能用在無中繼的光通訊上。理由如下:

(1)光纖採用高純度的石英玻璃材料,在光波長為1550nm附近衰減達到最小(接近理論極限0.2dB/Km)。

(2)只有駐波才能在光纖中穩定存在並且傳輸。駐波是雷射在光纖中經過多次反射和干涉的結果,是離散的。

(3)單模雷射傳輸時只有一個光斑(主模),而多模雷射傳輸時有多個光斑。

(4)單模光纖只傳輸主模,即光線只沿著光纖的軸心傳輸,完全避免了色散和光能量的浪費。而且單模一般用波長為1310nm或1550nm的雷射,接近石英的最小衰減波長1550nm。

(5)多模光纖傳輸主模或多個其它模,光線會沿著光纖的邊緣壁不斷反射,有許多的色散和光能量的浪費。而且多模一般用波長為850nm或1310nm的雷射。實際上大多採用850nm波長,遠離石英的最小衰減波長1550nm。

在光纖通信理論中,光纖有單模、多模之分,區別在於:

1. 單模纖維芯徑小(10m m左右),僅允許一個模式傳輸,色散小,工作在長波長(1310nm和1550nm),與光器件的耦合相對困難;

2. 多模纖維芯徑大(62.5m m或50m m),允許上百個模式傳輸,色散大,工作在850nm或1310nm。與光器件的耦合相對容易。

而對於光端模組來講,嚴格的說並沒有單模、多模之分。所謂單模、多模模組,指的是光端模組採用的光器件與何種纖維配合能獲得最佳傳輸特性。

一般有以下區別:

1.單模模組一般採用LD或光譜線較窄的LED作為光源,耦合部件尺寸與單模光纖配合好,使用單模光纖傳輸時能傳輸較遠距離;

2. 多模模組一般採用價格較低的LED作為光源,耦合部件尺寸與多模光纖配合好。

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