Dátové centrum sa stalo motorom moderného života; rastúce sieťové informácie sa prenášajú a ukladajú vysokou rýchlosťou cez dátové centrum. Väčšina pripojení v rámci dátového centra je krátka, v rozmedzí od niekoľkých metrov do niekoľkých stoviek metrov. V tejto krátkej a vysokorýchlostnej dátovej komunikácii,multimódový vláknový a optický modul s VCSELako základné zariadenie sú široko používané. V porovnaní so schémou jednorežimového prenosu, viacrežimová schéma využíva lacný a nízkovýkonný laser na realizáciu rýchleho a efektívneho spojenia medzi vláknom a laserom. Viacvidové vlákno môže dosiahnuť vyššiu prenosovú rýchlosť alebo dlhšiu prenosovú vzdialenosť ako medený kábel a nižšie náklady ako jednovidový optický systém. V súčasnosti je už rýchlosť interného pripojenia dátového centra100 Gbit/sa čoskoro sa očakáva rýchlosť 400 Gbit/s. Priemysel vyvíja nové multimódové vlákno na zlepšenie jeho výkonu, vrátane WDM v jednom vlákne. Dlhovlnné multimódové vlákno podporuje dlhšiu prenosovú vzdialenosť. Okrem toho, aby sa podporilo miniaturizované pripojenie s vysokou hustotou, zlepšila sa miera využitia priestoru, účinnosť odvodu tepla a efektívnosť správy káblov dátového centra, bolo vyvinuté a rýchlo nasadené multimódové vlákno s odporom v ohybe. V tomto článku je diskutovaný vývojový trend multimódového vlákna podporujúceho vysokorýchlostný optický modul kombináciou technického princípu multimódového vlákna a vývoja technológie optických modulov.
1. Technológia multimódových optických vlákien a aplikačné scenáre
Rozvoj cloud computingu podporil rozvoj super veľkých dátových centier, čím sa generujú odlišné vývojové trendy od tradičných podnikových dátových centier. Či už domáci alebo medzinárodný, vývoj rýchlosti portov serverov používateľmi VLCC so službami cloud computingu je samozrejme rýchlejší ako v prípade tradičných podnikových dátových centier. Tradičné podniky budú stabilne využívať multimódové vlákno OM4 a viac ako 90 percent dĺžky systémovej linky je menej ako 100 m.
Používatelia super veľkých dátových centier si s väčšou pravdepodobnosťou vyberú jednorežimové vlákno a 70 percent dĺžky systémového prepojenia je viac ako 100 m. Vývoj superveľkých dátových centier zlepšil mieru využitia jednovidového vlákna, ale multimódové vlákno má stále svoje jedinečné výhody. Medzi tieto výhody patrí dostupnosť lacnejších optických modulov, nižšia spotreba energie a prenosové vzdialenosti, ktoré pokrývajú väčšinu spojení v dátovom centre, takže riešenia založené na multimódových optických moduloch a multimódových optických moduloch zostávajú pre zákazníkov atraktívne.
2. Šírka pásma 850 nm multimódového vlákna
Na rozdiel od systému s jedným režimom sú prenosová vzdialenosť a rýchlosť systému s viacerými režimami obmedzené šírkou pásma viacvidového vlákna. Šírka pásma režimu multimódového vlákna sa musí zvýšiť, aby sa podporila väčšia vzdialenosť vysokorýchlostného systému.
S vývojom dizajnu a výroby vlákien sa výrazne zlepšila šírka pásma multimódového vlákna. 62,5μm multimódové vlákno má vysokú numerickú apertúru a veľké jadro vlákna, ktoré dokáže pripojiť svetelný zdroj LED (light-emitting diode) do vlákna a podporuje prenos dát 2 km rýchlosťou 10 Mbit/s alebo dokonca 100 Mbit/ s. S vývojom štandardu Ethernet a nízkonákladového 850nm VCSEL je na trhu populárnejšie multimódové vlákno s priemerom jadra 50 mikrónov. Vlákno má nižšiu vidovú disperziu a vyššiu šírku pásma a veľkosť bodu a numerická apertúra VCSEL sú menšie ako u LED, čo umožňuje jednoduché pripojenie lasera k 50 mikrónovému vláknu. Optimalizáciou výrobného procesu optických vlákien a použitím pokročilej technológie riadenia indexu lomu sa 50μm multimódové optické vlákno vyvinulo z OM2(500 MHz*Km) na OM3(2 000 MHz*Km) a teraz sa vyvinulo na OM4({ {17}} MHz*Km).
Pre viacrežimový systém využívajúci 850 nm VCSEL ďalšie zvyšovanie šírky pásma multirežimového vlákna OM4 nemôže spôsobiť, že optický modul prenesie ďalšiu vzdialenosť, pretože šírka pásma systému závisí od kombinácie šírky pásma efektívneho režimu vlákna a rozptylu ( čo súvisí so šírkou spektrálnej čiary lasera VCSEL a vlnovou dĺžkou vlákna). Ak je potrebné zvýšiť šírku pásma systému, okrem šírky pásma efektívneho režimu vlákna je potrebné optimalizovať hodnotu rozptylu. To sa dá dosiahnuť použitím multimódového vlákna s diferenciálnym oneskorením (DMD) na kompenzáciu čiastočného rozptylu alebo použitím užšej šírky čiary 850nm VCSEL alebo prácou v oblasti dlhšej vlny s nižším rozptylom.
Maximálny relatívny index lomu jadra vlákna ovplyvňuje aj maximálnu šírku pásma. Keď jadro klesne z 1 percenta na 0,75 percenta, šírka pásma sa zdvojnásobí. Zníženie jadra vlákna však zvýši stratu v ohybe, takže je potrebné optimalizovať dizajn štruktúry vlákna, aby sa zlepšil jeho ohybový výkon.
3. Viacvidové vlákno necitlivé na ohyb
V aplikáciách dátových centier sa čoraz viac používa multimódové vlákno necitlivé na ohyb, ktoré môže optimalizovať dizajn optického vlákna, hardvéru a vybavenia, aby sa ušetrilo viac miesta, mala lepšia účinnosť chladenia a pohodlnejšie pripojenie a správa káblov. Jadro má odstupňovaný index a plášť má drážku s nízkym indexom. Drážka znižuje optický výkon v opláštení a môže zabrániť úniku optických signálov, čím sa zlepší ohybový výkon vlákna. Dizajn vlákna optimalizuje veľkosť jadra a drážky vlákna a dosahuje rovnováhu medzi výkonom v ohybe a kompatibilitou so štandardným multimódovým vláknom. Prostredníctvom rozumného dizajnu jadra vlákna a drážky môže multimódové vlákno dosiahnuť úroveň OM4 s vysokou šírkou pásma a nízkou stratou ohybu. Strata makro ohybu multimódového vlákna necitlivého na ohyb je viac ako 10-krát nižšia ako u bežného štandardného multimódového vlákna.
