Az adatközpont a modern élet motorja lett; az adatközponton keresztül nagy sebességgel továbbítják és tárolják a növekvő hálózati információkat. Az adatközponton belüli kapcsolatok többsége rövid, néhány métertől néhány száz méterig terjed. Ebben a kis hatótávolságú és nagy sebességű adatkommunikációbantöbbmódusú szálas és optikai modul VCSEL-lelmint az alapkészüléket széles körben használják. Az egymódusú átviteli sémához képest a többmódusú séma alacsony költségű és kis teljesítményű lézert alkalmaz a szál és a lézer közötti gyors és hatékony csatolás megvalósításához. A többmódusú optikai szál nagyobb átviteli sebességet vagy hosszabb átviteli távolságot érhet el, mint a rézkábel, és alacsonyabb költséget jelent, mint az egymódusú szálas rendszer. Jelenleg az adatközpont belső csatlakozási aránya már100 Gbit/s, és hamarosan 400 Gbit/s várható. Az iparág új többmódusú szálakat fejleszt a teljesítmény javítása érdekében, beleértve a WDM-et egyszálasban. A hosszú hullámú multimódusú szál nagyobb átviteli távolságot támogat. Ezenkívül a nagy sűrűségű, miniatürizált kapcsolat támogatása, az adatközpont helykihasználásának, hőelvezetési és kábelkezelési hatékonyságának javítása érdekében többmódusú, hajlítási ellenállású szálat fejlesztettek ki és helyeztek el gyorsan. Ebben a cikkben a többmódusú szálakat támogató nagy sebességű optikai modul fejlesztési trendjét tárgyaljuk a többmódusú szálak műszaki elvének és az optikai modul technológia fejlődésének ötvözésével.
1. Többmódusú optikai szál technológia és alkalmazási forgatókönyvek
A felhőalapú számítástechnika fejlődése elősegítette a szupernagy adatközpontok fejlődését, így a hagyományos vállalati adatközpontoktól eltérő fejlesztési trendeket generált. Legyen szó belföldiről vagy nemzetköziről, a VLCC-t használó felhőalapú számítástechnikai szolgáltatásokat használóinál nyilvánvalóan gyorsabb a szerverportok sebességének alakulása, mint a hagyományos vállalati adatközpontoké. A hagyományos vállalatok folyamatosan többmódusú OM4-szálat fognak használni, és a rendszerkapcsolat hosszának több mint 90 százaléka kevesebb, mint 100 méter.
A szupernagy adatközpontok felhasználói nagyobb valószínűséggel választják az egymódusú optikai szálakat, és a rendszerkapcsolat hosszának 70 százaléka meghaladja a 100 métert. A szupernagy adatközpontok fejlesztése javította az egymódusú optikai szálak kihasználtságát, de a többmódusú optikai szálnak továbbra is megvannak a maga egyedi előnyei. Ezen előnyök közé tartozik az olcsóbb optikai modulok elérhetősége, az alacsonyabb energiafogyasztás és az adatközpontban található kapcsolatok nagy részét lefedő átviteli távolságok, így a többmódusú szálas és többmódusú optikai modulokon alapuló megoldások továbbra is vonzóak maradnak az ügyfelek számára.
2. 850 nm-es multimódusú szál sávszélessége
Az egymódusú rendszertől eltérően a többmódusú rendszer átviteli távolságát és sebességét a többmódusú szál sávszélessége korlátozza. A többmódusú optikai szál mód sávszélességét növelni kell, hogy támogassa a nagy sebességű rendszer nagyobb távolságát.
A szálas tervezés és gyártás fejlődésével a többmódusú szál sávszélessége jelentősen javult. A 62,5 μm-es multimódusú szál nagy numerikus apertúrájú és nagy szálas maggal rendelkezik, amely fénykibocsátó dióda (LED) fényforrást tud csatlakoztatni a szálhoz, és támogatja a 2 km-es adatátvitelt 10 Mbit/s vagy akár 100 Mbit/ sebességgel. s. Az Ethernet szabvány és az alacsony költségű 850 nm-es VCSEL fejlesztésével az 50 mikronos szál magátmérőjű többmódusú szál egyre népszerűbb a piacon. A szál kisebb módusszórású és nagyobb sávszélességű, a VCSEL spot mérete és numerikus apertúrája pedig kisebb, mint a LED-eké, így a lézer könnyen csatlakoztatható egy 50 mikronos szálhoz. Az optikai szál gyártási folyamatának optimalizálásával és a fejlett törésmutató-szabályozási technológia alkalmazásával az 50 μm-es többmódusú optikai szál OM2-ről (500 MHz*Km) OM3-ra (2 000 MHz*Km) fejlődött, és mára OM4-re ({ {17}} MHz*Km).
Egy 850 nm-es VCSEL-t használó többmódusú rendszernél az OM4 többmódusú szál sávszélességének további növelése nem teheti nagyobb távolságra az optikai modult, mert a rendszer sávszélessége a szál effektív módusú sávszélességének és a diszperziónak a kombinációjától függ ( ami a VCSEL lézer spektrális vonalszélességéhez és a szál hullámhosszához kapcsolódik). Ha a rendszer sávszélességét növelni kell, akkor a szál effektív üzemmódú sávszélessége mellett a diszperziós értéket is optimalizálni kell. Ezt úgy érhetjük el, hogy differenciális módusú késleltetésű (DMD) multimódusú szálat használunk a részleges diszperzió kompenzálására, vagy keskenyebb, 850 nm VCSEL-es vonalszélességet használunk, vagy hosszabb hullámtartományban dolgozunk, alacsonyabb szórás mellett.
A szálmag maximális relatív törésmutatója a maximális sávszélességet is befolyásolja. Amikor a mag 1 százalékról 0,75 százalékra csökken, a sávszélesség megduplázódik. A szálmag csökkentése azonban növeli a hajlítási veszteséget, ezért optimalizálni kell a szálszerkezet kialakítását a hajlítási teljesítmény javítása érdekében.
3. Hajlításra érzéketlen multimódusú szál
Az adatközponti alkalmazásokban egyre szélesebb körben használják a hajlításra érzéketlen többmódusú szálat, amely optimalizálhatja az optikai szál, a hardver és a berendezések kialakítását, hogy több helyet takarítson meg, jobb hűtési hatékonyságot és kényelmesebb csatlakozást és kábelkezelést biztosít. A mag fokozatos indexű, a burkolat pedig alacsony indexű hornyokkal rendelkezik. A horony csökkenti az optikai teljesítményt a burkolatban, és megakadályozhatja az optikai jelek szivárgását, így javítva a szál hajlítási teljesítményét. A szálas kialakítás optimalizálja a szál mag- és horonyméretét, és egyensúlyt teremt a hajlítási teljesítmény és a szabványos multimódusú szálakkal való kompatibilitás között. A szálmag és horony ésszerű kialakítása révén a többmódusú szál nagy sávszélességet és alacsony hajlítási veszteséget ér el az OM4-es szinten. A hajlításra érzéketlen multimódusú szál makro hajlítási vesztesége több mint 10-szer alacsonyabb, mint a hagyományos szabványos multimódusú szálé.
