10G以太網(wǎng)激光優(yōu)化多模光纖的性能特征
IEEE802.3ae標準定義了光纖作為10GbE網(wǎng)絡的傳輸媒介，包括單模光纖和多模光纖。標準給出的在850nm波長，多模光纖的傳輸距離從普通62.5/125mm 梯度多模光纖的28米到激光優(yōu)化(Laser-Optimized)多模光纖的300米不等。要求達到300米的傳輸距離，普通的多模光纖是無能為力，必須優(yōu)化光纖的制備工藝，精確控制光纖的生產(chǎn)過程，以開發(fā)新的激光優(yōu)化的多模光纖。
爆炸性增長的信息傳輸需求和光通信技術的飛速發(fā)展正支持著通信網(wǎng)絡向著更高速率更大容量的方向迅猛推進。由于Internet的使用，對數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蟪尸F(xiàn)出爆炸性的幾何級數(shù)般的增長，因此對網(wǎng)絡傳輸速度的要求也是日甚一日。在局域網(wǎng)(LAN)方面，雖然存在各種制式和協(xié)議，但有一點是相同的，即不停地提高網(wǎng)絡的傳輸速度。以以太網(wǎng)為例，90年代以來，以太網(wǎng)技術的引入以及個人計算機和工作站的較高利用率推動著局域網(wǎng)的發(fā)展。當今，新一代多媒體、群件(Groupware)、影像傳輸和數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品的信息量猛增使速率為10Mb/s的以太網(wǎng)面臨嚴峻挑戰(zhàn)，從而迫使以太網(wǎng)向更高的速度發(fā)展。
其傳輸速度從10Mbit/s(低速以太網(wǎng))到100Mbit/s(高速以太網(wǎng))。IEEE在1998年通過了IEEE802.3z的Gigabits以太網(wǎng)(GbE)標準。10Gigabit的以太網(wǎng)標準IEEE802.3ae獲得通過。
IEEE802.3ae標準定義了光纖作為10GbE網(wǎng)絡的傳輸媒介，包括單模光纖和多模光纖。標準給出的在850nm波長，多模光纖的傳輸距離從普通62.5/125mm 梯度多模光纖的28米到激光優(yōu)化(Laser-Optimized)多模光纖的300米不等。要求達到300米的傳輸距離，普通的多模光纖是無能為力，必須優(yōu)化光纖的制備工藝，精確控制光纖的生產(chǎn)過程，以開發(fā)新的激光優(yōu)化的多模光纖。
本文由10G以太網(wǎng)的要求，介紹了新的激光優(yōu)化多模光纖的性能特征。以及長飛光纖光纜有限公司憑借PCVD (Plasma-activated Chemical Vapor Deposition)工藝的優(yōu)勢，所開發(fā)的符合10G以太網(wǎng)傳輸標準的激光優(yōu)化多模光纖―超貝光纖。
1、10G以太網(wǎng)多模光纖
10G以太網(wǎng)使用LD(Laser Diode)作為光源和多模光纖為傳輸媒介。為了在850nm波長窗口在多模光纖上達到300米以上的傳輸距離，標準TIA/EIA-455-203[3]和TIA/EIA-492AAAC[4]分別對注入條件和光纖的性能進行了定義。其中要求入纖光功率分布符合FOTP-203標準。標準TIA/EIA-492AAAC規(guī)定了850nm波長激光優(yōu)化的50/125mm梯度折射率多模光纖的具體指標。對光纖帶寬的要求為：在滿注入OFL(Over-Filled Launch)條件下(TIA/EIA-455-204)[5]，850nm的OFL帶寬大于等于1500MHz·km，1300nm的OFL帶寬大于等于500MHz·km。同時對纖芯的差分模延遲DMD (Differential Mode Delay) 測試(TIA/EIA-455-220)必須在表1所給出的模板范圍內(nèi)。
多模光纖的滿注入OFL(Over-filled Launch)帶寬反映的是對光纖在LED光源環(huán)境下的帶寬性能指標，測試時，多模光纖的所有傳導模式均被激發(fā)[6]。而激光優(yōu)化多模光纖的DMD測試必須遵從TIA/EIA-455-220[7]標準。該標準定義了DMD測試的整個過程，包括光源，定位裝置，接收系統(tǒng)以及測試程序。標準要求注入待測光纖的光斑必須是單模的，在850nm波長，其模場直徑約在5mm，而且對光脈沖的時域脈寬和譜寬也做了詳細的規(guī)定�？傊瑔文５�，足夠短，以及窄譜寬的光脈沖是好的。同時對定位系統(tǒng)的精度，注入脈沖的耦合條件，以及接收系統(tǒng)的線性和響應也給出了各自的要求。需要專門的DMD測試裝置。
根據(jù)IEEE802.3ae標準，當光源的功率分布符合TIA/EIA-455-203 標準，同時多模光纖的性能符合TIA/EIA-492AAAC標準時，在850nm波長，保證光纖的有效帶寬EBW(Effective Bandwidth)大于2000MHz·km，在10Gigabit的網(wǎng)絡系統(tǒng)中達到300米以上的傳輸距離。
2、超貝光纖
為什么在100Mbps時可以支持2000米的多模光纖，在1Gbps時只能支持550米?主要原因正是由于多模光纖的DMD現(xiàn)象。經(jīng)過測試，我們發(fā)現(xiàn)，多模光纖在傳送光脈沖時，光脈沖在傳送過程中會發(fā)散展寬，當這種發(fā)散狀況嚴重到一定程度后，前后脈沖之間會相互疊加，使得接受端根本無法準確分辨每一個光脈沖信號，這種現(xiàn)象我們稱為DMD(Differential Mode Delay)。
其主要原因在于：
一、纖芯折射率分布的不完美。普通多模光纖由于預期使用于LED光源的網(wǎng)絡，在滿注入條件下，脈沖能量主要分布在中間模式群，高階模式群和低階模式群的影響相對不明顯。但在DMD測試中，在不同的入射位置，這些高階模式群和低階模式群的影響將導致光脈沖變形和分裂。
二、光纖的中心凹陷。光纖的中心凹陷是指在纖芯中心的折射率明顯下降的現(xiàn)象。這種凹陷和光纖的制造過程有關。這種中心凹陷將極大地影響光纖的傳輸特性，降低光纖的性能。
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