1. Geschichte der Multimode-Faser
Multimode-Faser ist die erste praktische Faser, ihr größerer Kernradius und höhere numerische Blende in den 1970er Jahren mit LED-Lichtquelle bildete die erste Generation von optischen Glasfaser-Kommunikationssystem, in der Fern- und Kurzdistanz-Kommunikation angewendet. Mit dem Aufkommen von Singlemode-Fasern ist Multimode-Faser aufgrund der geringen Kosten des Gesamtsystems auf Kurzstreckenanwendungen beschränkt.
Die ursprüngliche Multimode-Faser verwendete einen Kerndurchmesser von 50um und eine relative Brechungsindexdifferenz von 1%. Aufgrund des sehr großen Spotdurchmessers der LED konnte die entworfene Multimode-Faser die LED-Lichtenergie nicht effektiv erfassen, so dass die 62,5-Meter-Multimode-Faser entwickelt wurde. Die 62,5-Meter-Multimode-Faser hat eine relative Brechungsindexdifferenz von 2%, und ihre numerische Blende nimmt ebenfalls zu. Mehr Licht von LED ist an die Multimode-Faser gekoppelt. Mitte der 1990er Jahre wurde der kostengünstige VCSEL-Laser entwickelt. Aufgrund der Eigenschaften des kleinen Lichtflecks und der numerischen Blende des VCSEL selbst wurde die Multimodefaser mit einem Kerndurchmesser von 50um mit 1% relativer Brechungsindexdifferenz wieder in die Anwendung zurückgezogen und ist bisher in der Kurzdistanz-Glasfaserkommunikation weit verbreitet.
2. Typisches Design von Multimode-Faser
Um die ideale Modusdispersion zu erhalten, nimmt die Brechungsindexverteilung herkömmlicher Multimode-Fasern die Form von Parabel naoder Parabel an. Bei biegsbeständigen Multimode-Fasern wird in der Regel die externe Nut-Konstruktion übernommen.
3. Faktoren, die die Bandbreite der Multimode-Faser beeinflussen
Die wichtigsten Faktoren, die die Bandbreite der Multimode-Faser beeinflussen, sind Faser und Lichtquelle. Zu den Faktoren der optischen Faser gehören vor allem die Materialdispersion und die Modusdispersion.
Aufgrund der Eigenschaften der Multimode-Faser selbst gibt es bis zu 19 Modusgruppen, die in der Multimode-Faser übertragen werden können, und die Streuung zwischen den Modi kann sehr groß sein, wenn sie nicht genau gesteuert wird. Wenn VCSEL verwendet wird, wird die Modusdispersion im Allgemeinen durch EMB der effektiven Modusbandbreite widergespiegelt. Wenn LED verwendet wird, wird es durch OFL BW der vollen injizierten Bandbreite dargestellt.
Die effektive Modusbandbreite und Materialdispersion der Faser kann aus der Faserspezifikation des Faserherstellers ermittelt werden. Der Grad des Einflusses auf die Bandbreite, die Modusbandbreite und die Materialdispersion haben keine absolute Größe, hängt von der Lichtquelle ab. Im Allgemeinen sind LED-Lichtquelle und Materialdispersion die wichtigsten begrenzenden Faktoren der Verbindungsbandbreite. Für VCSEL ist die Aktuelle Modusbandbreite der wichtigste begrenzende Faktor der Verbindungsbandbreite.
Faktoren der Lichtquelle VCSEL können auf ihren Ringfluss EF (Encircled flux) verwiesen werden. Die Definition des umgebenden Flusses von VCSEL ist wie folgt. Es ist das Integral der normalisierten Lichtleistung entlang des Kernradius, die die Verteilung der Lichtleistung zwischen jedem Modus im Kern darstellt.
Die Verteilung des EF sollte innerhalb der beiden roten Felder in der Abbildung unten liegen. Wenn der EF das rote Feld auf der rechten Seite kreuzt, verringert sich die Verbindungsbandbreite erheblich.
4. Multi-Mode-Glasfaser-Verbindungsbandbreitenauswertung
Es ist sehr wichtig, die Verbindungsbandbreite von Multimode-Fasern zu bewerten, wenn Multimode-Faser für die Netzwerkverteilung verwendet wird, da der Benutzer nicht alle VCSEL-Laser und alle Fasern nacheinander testen kann. Gemäß den Spezifikationsparametern von Multimode-Faser und VCSEL-Laser ist die Bandbreitenauswertung von Glasfaserverbindungen hilfreich, um die entworfene Verbindungsbandbreite zu realisieren.
5. Multimode-Faser-Dilemma
Angesichts der steigenden Nachfrage nach hoher Bandbreitenrate kann Multimode-Faser aufgrund seiner eigenen Eigenschaften den steigenden Bedarf an Bandbreiten in den nächsten Jahren möglicherweise nicht decken. Darüber hinaus ist der Herstellungsprozess von Multimode-Fasern selbst komplex und ihr Preis ist hoch, der hauptsächlich auf den VCSEL-Laser mit niedrigem Preis angewiesen ist. Wenn Single-Mode-VCSEL-Laser mit den gleichen Kosten in den nächsten Jahren weit verbreitet werden, kann es eine Bedrohung für die Existenz von Multimode-Faser darstellen.
Die Zukunft der Multimode-Faser sollte ihre Multimode-Eigenschaften voll ausschöpfen, um den Anwendungsbereich zu erweitern. Wenn dies in der Zukunft überwunden werden kann, wird vielleicht die Geschichte von Multi-Mode zu Single-Mode und zurück zur universellen Anwendung des Multi-Modus spiralen.
