雖然1998年新出臺(tái)的IEEE802.3z標(biāo)準(zhǔn)提出了在1Gbit/s網(wǎng)絡(luò)中使用多模光纖的規(guī)范，但網(wǎng)絡(luò)升級(jí)的發(fā)展比標(biāo)準(zhǔn)的制訂還快。目前要求傳輸速率達(dá)到10Gbit/s。這使得62.5/125μm多模光纖的帶寬限制更加突出。為了解決這一問題，各大公司在最近一兩年開發(fā)推出了幾種新品種多模光纖，如康寧的InfiniCor CL1000和InfiniCor CL2000，朗訊的Lazr—SPEED，阿爾卡特的GIGAlite等。康寧在發(fā)布這種光纖時(shí)說：“康寧以嫻熟的技術(shù)和新的折射率分布控制，推出這種以前只有單模光纖才能給出的特性而且能在網(wǎng)絡(luò)中使用以前給多模光纖配套的低成本系統(tǒng)。”
在上述背景基礎(chǔ)上，美國康寧和朗訊等大公司向國際標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)提出了“新一代多模光纖”概念。新一代多模光纖的標(biāo)準(zhǔn)正由國際標(biāo)準(zhǔn)化組織/國際電工委員會(huì)(ISO/IEC)和美國電信工業(yè)聯(lián)盟(TIA—TR42)研究起草。預(yù)計(jì)2002年3～4月推出，新一代多模光纖也將作為10Gb/s以太網(wǎng)的傳輸介質(zhì)，被納入IEEE10Git/s以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。新一代多模光纖的英文縮寫“NGMMF”(New Generation Multi Mode Fiber)已被國際通用，并可作為關(guān)鍵詞在國際網(wǎng)站查詢。目前，新一代多模光纖的全面技術(shù)指標(biāo)尚未正式公布，但從標(biāo)準(zhǔn)制訂的相關(guān)報(bào)道及有關(guān)技術(shù)網(wǎng)站中可以得到如下確切信息：
1.新一代多模光纖的類型 新一代多模光纖是一種50/125μm，漸變折射率分布的多模光纖。采用50μm芯徑是因?yàn)檫@種光纖中傳輸模的數(shù)目大約是62.5μm多模光纖中傳輸模的1/2.5。這可有效降低多模光纖的模色散，增加帶寬。對(duì)850nm波長，50/125μm比62.5/125μm多模光纖帶寬可增加三倍(500MHz.km比160MHz.km)。按IEEE802.3z標(biāo)準(zhǔn)推薦，在1Gbit/s速率下，62.5μm芯徑多模光纖只能傳輸270米;而50μm芯徑多模光纖可傳輸550米。實(shí)際上最近的實(shí)驗(yàn)證實(shí)：使用850nm垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)作光源，在1Gbit/s速率下，50μm芯徑標(biāo)準(zhǔn)多模光纖可無誤碼傳輸1750米(線路中含5對(duì)連接器)，50μm芯徑新一代多模光纖可無誤碼傳輸2000米(線路中含2對(duì)連接器)。在10Gbit/s下，50μm芯徑新一代多模光纖可傳輸600米，而具有200/500MHz.km過滿注入帶寬的標(biāo)準(zhǔn)62.5μm芯徑多模光纖只能傳輸35米。
采用50μm芯徑的另一個(gè)原因是以前人們看中62.5μm芯徑多模光纖的優(yōu)點(diǎn)，隨技術(shù)的進(jìn)步已變得無關(guān)緊要。在八十年代初中期，LED光源的輸出功率低，發(fā)散角大，連接器損耗大，使用芯徑和數(shù)值孔徑大的光纖以使盡多光功率注入是必須考慮的。而當(dāng)時(shí)似乎沒人想到局域網(wǎng)速率可能會(huì)超過100Mbit/s，即多模光纖的帶寬性能并不突出�，F(xiàn)在由于LED輸出功率和發(fā)散角的改進(jìn)、連接器性能的提高，尤其是使用了VCSEL，光功率注入已不成問題。芯徑和數(shù)值孔徑已不再像以前那么重要，而10Gbit/s的傳輸速率成了主要矛盾，可以提供更高帶寬的50μm芯徑多模光纖則倍受青睞。
2.新一代多模光纖光源
以往傳統(tǒng)的多模光纖網(wǎng)絡(luò)使用發(fā)光二極管(LED)做光源。在低速網(wǎng)絡(luò)中這是一種經(jīng)濟(jì)合理的選擇。但二極管是自發(fā)輻射發(fā)光，激光器是受激發(fā)射發(fā)光，前者載流子壽命比后者長，因而二極管的調(diào)制速率受到限制，在千兆比及其以上網(wǎng)絡(luò)中無法使用。另外，二極管與激光器相比，其光束發(fā)散角大，光譜寬度寬。注入多模光纖后，激勵(lì)起更多的高次模，引入更多波長成份，使光纖帶寬下降。幸運(yùn)的是850nm垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)不但具有上述激光器的優(yōu)點(diǎn)，而且價(jià)格與LED基本相同。VCSEL的其他優(yōu)點(diǎn)是：閾值電流低，可以不經(jīng)放大，直接用邏輯門電路驅(qū)動(dòng)，在2Ggabit速率下，獲得幾毫瓦的輸出功率;其850nm的發(fā)射波長并不適用于標(biāo)準(zhǔn)單模光纖，正好用于多模光纖。在這一波長下，可以使用廉價(jià)的硅探測器并有良好的高頻響應(yīng);另一個(gè)令人矚目的優(yōu)點(diǎn)是VCSEL的制造工藝可以容易地控制發(fā)射光功率的分布，這對(duì)提高多模光纖帶寬十分有利。正是由于這些優(yōu)點(diǎn)，新一代多模光纖標(biāo)準(zhǔn)將采用850nm VCSEL做光源。
3.新一代多模光纖的帶寬
按上面敘述的激光器與發(fā)光管的比較來看，多模光纖使用激光器做光源，其傳輸帶寬應(yīng)得到大幅度提高。但初步實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，簡單地用激光器代替LED做光源，系統(tǒng)的帶寬不僅沒有提高反而降低。經(jīng)過IEEE專家組的研究發(fā)現(xiàn)，多模光纖的帶寬還與光纖中的模功率分布或注入狀態(tài)有關(guān)。在預(yù)制棒制作工藝中，光纖的軸心容易產(chǎn)生折射率凹陷。以前用LED做光源，是過滿注入(OFL—OverFilled Launch)，光纖的全部模式(幾百個(gè))都被激勵(lì)，每個(gè)模攜帶自己的一部分功率。光纖中心折射率的畸變只影響少數(shù)模式的時(shí)延特性，對(duì)光纖模帶寬的影響相對(duì)有限。所測出的多模光纖帶寬，對(duì)于用LED做光源的系統(tǒng)是正確的。也就是說可以用這樣測出的帶寬數(shù)據(jù)估算系統(tǒng)的傳輸速率和距離。但是，當(dāng)用激光器做光源時(shí)，激光器的光斑僅幾微米，發(fā)散角也比LED小，因而只激勵(lì)在光纖中心傳輸?shù)纳贁?shù)模式，每個(gè)模式都攜帶相當(dāng)大的一部分功率，光纖中心折射率畸變對(duì)這些僅有的、少數(shù)模式時(shí)延特性的影響，使多模光纖帶寬明顯下降。因此不能用傳統(tǒng)的過滿注入(OFL)方法來測量用激光器做光源的多模光纖的帶寬。
新標(biāo)準(zhǔn)將使用限模注入法(RML—Restricted Mode Launch)測量新一代多模光纖的帶寬。用這種方法測出的帶寬叫“激光器帶寬”或“限模帶寬”，以前用LED做光源測出的帶寬叫“過滿注入帶寬”。兩者分別表示用激光器和LED做光源注入時(shí)的多模光纖帶寬。限模注入和多模光纖激光器帶寬的標(biāo)準(zhǔn)由TIA FO—2.2.1任務(wù)組起草。目前已完成62.5μm多模光纖檢測規(guī)程FOTP—203和FOTP—204(FOTP—Fiber Optic Test Procedure)，內(nèi)容如下：
FOTP—203規(guī)定了用來測量多模光纖激光器帶寬的光源的功率分布。要求光源經(jīng)過一段短的多模光纖耦合之后，其近場強(qiáng)度分布應(yīng)滿足在中心30μm范圍內(nèi)光通量大于75%，在中心9μm范圍內(nèi)光通量大于25%。新標(biāo)準(zhǔn)中沒有推薦使用VCSEL做光源對(duì)帶寬進(jìn)行測量，這是考慮到不同廠家VCSEL的光功率分布差別很大。
FOTP—204規(guī)定使用限模光纖將光源耦合入多模光纖進(jìn)行激光器帶寬測量。限模光纖用來對(duì)過滿注狀態(tài)進(jìn)行濾波，限制對(duì)多模光纖高次模的激勵(lì)。限模光纖是一段芯徑23.5μm，數(shù)值孔徑0.208的漸變折射率多模光纖。這種多模光纖折射率梯度指數(shù)接近于2。在850nm和1300nm過滿注入條件下應(yīng)有大于700MHz.km的帶寬。限模光纖的長度應(yīng)大于1.5米以消除泄漏模，并小于5米以避免瞬態(tài)損耗。選取芯徑23.5μm是因?yàn)槠洚a(chǎn)生的注入狀態(tài)最接近VCSEL。
4.光源的注入
在實(shí)際使用中，激光器與多模光纖耦合可依照Gbit/s以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)推薦的法：
① 偏置注入 為避免上述激光器直接注入多模光纖出現(xiàn)的帶寬惡化情況，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定使用模式調(diào)節(jié)連線(Mode Conditioning Patch Cord—MCP)將激光器輸出耦合入多模光纖。模式調(diào)節(jié)連線是一段短的單模光纖，它的一端與激光器耦合，另一端與多模光纖耦合。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定單模光纖輸出光斑故意偏離多模光纖軸心一段距離，允許偏離的范圍是17～24μm，其目的是避開中心折射率凹陷，但又不偏離太遠(yuǎn)，只是選擇性地激勵(lì)一小組較低次模。
�、凇≈行淖⑷搿 �(duì)折射率分布理想，沒有中心凹陷的多模光纖可以使用中心注入而不用模式調(diào)節(jié)連線。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是可以有效提高多模光纖的激光器帶寬，減少網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的復(fù)雜性和降低系統(tǒng)成本，目前一根模式調(diào)節(jié)連線約80～100美元�？祵幑就瞥龅腎nfiniCor CL 1000(62.5μm芯徑)和InfiniCor CL 2000(50μm芯徑)是目前千兆比以太網(wǎng)中1300nm波長激光直接注入而不用模式調(diào)節(jié)連線的第一種多模光纖。
5.新一代多模光纖對(duì)制作工藝的要求
上面已經(jīng)說明不用模式調(diào)節(jié)連線而使激光直接注入多模光纖的各種優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)然這需要沒有折射率中心凹陷的多模光纖，目前已有多家光纖制造廠商宣布他們可以生產(chǎn)這種光纖。對(duì)于新一代多模光纖的制造，大多數(shù)廠家選擇管內(nèi)工藝，即MCVD或PCVD。
通過使用微分模時(shí)延技術(shù)(DMD—Differential Momd Dely)來精確測量折射率分布并配合工藝的改進(jìn)制造新一代多模光纖。朗訊和原SpecTran都使用了這種技術(shù)。以前折射率近場分布(RNF—Refracted Near Field)測量的折射率差分辨率低，而DMD是直接測量不同模在光纖中傳輸?shù)南鄬?duì)時(shí)延差，并且有更高的分辨率。這為有效控制多模光纖的模色散提供了直接、可靠的工藝依據(jù)。
結(jié) 論
1.多模光纖一直是網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)的主體，在世界光纖市場占有穩(wěn)定份額。隨著網(wǎng)絡(luò)傳輸速率的升級(jí)和垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)的使用，新一代多模光纖的國際標(biāo)準(zhǔn)即將問世。在單模光纖干線應(yīng)用增長速率逐步趨于飽和的形勢下，新標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)無疑將促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的發(fā)展并為多模光纖新品種的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)生機(jī)帶來新的機(jī)遇。
2.從理論上說，雖然網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)還有塑料光纖、五類或六類等電纜、藍(lán)牙無線通信等方案，它們有各自的優(yōu)點(diǎn)。但從技術(shù)水平和系統(tǒng)應(yīng)用的角度分析，多模光纖仍是不可替代的首選。塑料光纖傳輸損耗目前在幾到十幾dB/km，1～3Gbit/s的全氟梯度折射率塑料光纖剛在日本研究機(jī)構(gòu)和大學(xué)開發(fā)成功，尚未投入商用。其損耗和帶寬特性尚不好和多模光纖比較。塑料光纖的另一缺點(diǎn)是阻燃性不如石英光纖。五類或六類電纜隨傳輸速率的提高損耗迅速上升，五類電纜在100MHz傳輸速率下，每100米損耗為22dB。藍(lán)牙技術(shù)不用布線而且可以和移動(dòng)終端相連，但作用距離有限，要進(jìn)入局域網(wǎng)還要經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換。這些技術(shù)今后會(huì)(現(xiàn)在已經(jīng))在某些適合場合使用，但從局域網(wǎng)應(yīng)用的總體看，多模光纖在近一二十年內(nèi)仍將占主導(dǎo)地位。
3.世界多模光纖供求形勢不象干線用大批量單模光纖那樣急劇變化。我國多模光纖曾有批量出口，國內(nèi)需求亦穩(wěn)中有升。隨著新一代多模光纖國際標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)、網(wǎng)絡(luò)用纖增長的加快和我國已進(jìn)入世貿(mào)組織等大環(huán)境的形成，建議國內(nèi)新建光纖產(chǎn)業(yè)適當(dāng)考慮多模光纖的開發(fā)和生產(chǎn)，滿足國內(nèi)外市場新發(fā)展的需求。建議研究單位及時(shí)跟蹤國際新標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容、新標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施后市場和產(chǎn)業(yè)動(dòng)向;盡快掌握新一代多模光纖的制作工藝和測試技術(shù)，與世界光纖新技術(shù)發(fā)展接軌;進(jìn)而像武郵院那樣爭取參與國際光纖通信領(lǐng)域新標(biāo)準(zhǔn)的制訂。
常用光纜快速導(dǎo)航： 4芯光纜價(jià)格 、6芯光纜價(jià)格 、8芯光纜價(jià)格 、12芯光纜價(jià)格 、18芯光纜價(jià)格 、24芯光纜價(jià)格 、32芯光纜價(jià)格 、36芯光纜價(jià)格 、48芯光纜價(jià)格 、72芯光纜價(jià)格
