大约20年前,随着850nm垂直腔面发射激光器(Vertical Cavity Surface Emitting Laser,VCSEL)的成熟与商用,850nm VCSEL激光器立即成为多模通信系统的主要光源。VCSEL激光器光斑大小约为30微米(见图2),具有稳定性好、寿命长、价格便宜等优点。
为了提高基于850nm VCSEL激光器的多模光纤传输系统的传输容量和距离,OM3光纤应运而生了。为了配合850nm VCSEL激光器,与传统OM2光纤相比,OM3光纤主要做了以下改进:
1. 针对850nm波长,优化了光纤的设计,使光纤在850nm波长带宽最优。
2. 针对VCSEL激光器模式特点,引入了“有效模式带宽”,“有效模式带宽”用于评估采用VCSEL激光器时多模光纤的带宽,OM3光纤对“有效模式带宽”进行了规范,从而确保光纤在使用VCSEL激光器时的传输性能。后来的OM4光纤是在OM3光纤的基础上继续提高了“有效模式带宽”的指标要求。而OM2光纤对“有效模式带宽”没有要求。
OM3~OM5是基于VCSEL激光器作为光源设计的。OM5光纤称为宽带多模光纤,在850nm~950nm波长范围内都具有高带宽,在850nm~950nm波长范围内采用波分复用技术,进行100Gb/s 及以上高速传输。
根据 IEEE 802.3系列以太网标准,OM2~OM5光纤在10G~400G系统的传输距离见表1。在40G、100G、400G系统中,采用的并行技术和波分复用技术。
速率(Gb/s) | 标准 | 波长(nm) | 最大传输距离(m) | |||
---|---|---|---|---|---|---|
OM2 | OM3 | OM4 | OM5 | |||
10 | 10GBASE-SR | 850 | 82 | 300 | 550 | 550 |
25 | 25GBASE-SR | 850 | 不适用 | 70 | 100 | 100 |
40 | 40GBASE-SR4 | 850 | 不适用 | 100 | 150 | 150 |
100 | 100GBASE-SR4 | 850 | 不适用 | 70 | 100 | 100 |
100GBASE-SR10 | 850 | 不适用 | 100 | 150 | 150 | |
400 | 400GBASE-SR16 | 850 | 不适用 | 70 | 100 | 100 |
400GBASE-SR8 | 850 | 不适用 | 70 | 100 | 100 | |
400GBASE-SR4.2 | 850,910 | 不适用 | 70 | 100 | 150 |
从上表可以看出,OM2光纤仅可以在10Gb/s系统中进行超短距离传输,不能用于25Gb/s及以上系统。
数据中心内部的连接已经进入25G+时代。OM2光纤带宽低,没有针对VCSEL激光器优化设计,根据IEEE相关标准,不适用于25Gb/s及以上系统。OM2光纤已经不能用于新建数据中心和现有数据中心的升级。在选择多模光纤时,应该根据实际速率和距离,选用OM3或OM4或OM5光纤。
多模光纤的“有效模式带宽”测试需要昂贵的仪器,并且测试样品的长度至少需要数百米,而市场上的多模光纤跳线通常只有数十米,因此,这些跳线的“有效模式带宽”是无法测试的,所以无法直接鉴别市场上的OM3、OM4光纤跳线是真还是假,这给一些多模光纤跳线供应商带来可乘之机,因此,市场上充斥了很多以次充好的OM3、OM4光纤跳线(很多实际是OM2光纤跳线),威胁数据中心运行安全。
长飞公司采用PCVD工艺制作多模光纤,PCVD工艺具有沉积层薄、工艺控制性强、折射率剖面精确等优点,是制造高带宽多模光纤的最佳工艺。长飞公司持续对PCVD平台和工艺升级,改进和优化多模光纤设计和工艺,加大多模光纤测试平台的投入和测试方法研究,确保多模光纤的质量,长飞公司将和用户共同打造安全的数据中心。
根据CRU数据,2018年,长飞公司多模光纤的产量达到全球第一,为各国数据中心建设发挥巨大作用。