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長飛光纖光纜股份有限公司股票代碼:601869.SH / 06869.HK

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Single-Mode/Multimode

Universal Optical Fibre

單多模通用型光纖

低成本光源使得多模光纖成為短距傳輸中性價(jià)比最高的解決方案。但受限于短波(850nm)的高材料色散,光纖帶寬的提升無法進(jìn)一步提高傳輸容量和傳輸距離。向長波長演進(jìn)、采用波分復(fù)用可以使單根光纖傳輸容量提升4倍,在此基礎(chǔ)上引入準(zhǔn)單模傳輸更可以大大提高光纖的傳輸距離。將單模光纖與多模光纖的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合在同一種光纖中,長飛公司研制出一種新型的單多模通用型光纖。

01 光纖設(shè)計(jì) Fibre Design

準(zhǔn)單模傳輸是將大部分能量能夠注入到多模光纖的基模中,并在較長的距離能保持準(zhǔn)單模的傳輸狀態(tài),使多模光纖能夠?qū)崿F(xiàn)單模光纖的傳輸性能。單多模通用型光纖的芯層采用拋物線型折射率分布,受益于長飛PCVD技術(shù),能夠?qū)崿F(xiàn)850nm至950nm波段優(yōu)異的帶寬性能,滿足OM5的帶寬要求,在短距離傳輸中具有低成本、低功耗的優(yōu)勢(shì);同時(shí)采用抗彎的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),具有優(yōu)異的彎曲不敏感性能。

此外,該光纖最典型特征是光纖的芯層直徑有所減小,芯包結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)針對(duì)基模的模場(chǎng)直徑進(jìn)行了優(yōu)化,以匹配單模傳輸系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)單模光纖的模場(chǎng)直徑,保證準(zhǔn)基模傳輸,降低耦合時(shí)多徑串?dāng)_對(duì)信號(hào)的干擾,可實(shí)現(xiàn)更高速率、更遠(yuǎn)距離的傳輸,如圖1所示。

圖1 單多模通用型光纖的剖面示意圖
02 光纖性能 Fibre Performance

單多模通用型光纖在850nm~950nm波長范圍內(nèi)的帶寬滿足OM5的標(biāo)準(zhǔn)要求,如圖2所示,支持波分復(fù)用技術(shù),可以進(jìn)行100Gb/s及以上高速傳輸。該光纖的基模在1310nm的模場(chǎng)直徑約為10.3um,與單模光纖的模場(chǎng)直徑相近,能夠支持1270nm至1330nm的100G及以上的單模傳輸。

圖2 單多模通用型光纖的帶寬
03 傳輸實(shí)驗(yàn) Transmission Test

采用商用的多模和單模光模塊,測(cè)試單多模通用型光纖的傳輸性能。脈沖模式發(fā)生器(PPG)生成速率為25.78Gb/s的 215-1偽隨機(jī)二進(jìn)制序列(PRBS),并通過評(píng)估板(EB)調(diào)制光模塊。采用可變光衰減(VOA)來調(diào)節(jié)收發(fā)器的接收光功率,輸出的電信號(hào)由誤碼儀(BERT)檢測(cè),如圖3所示。

圖3 傳輸實(shí)驗(yàn)示意圖

采用Finisar的100G SWDM4多模光模塊,測(cè)試光纖的多模傳輸性能,誤碼率曲線如圖4所示。對(duì)于短波長波分復(fù)用的四個(gè)波長,300m鏈路傳輸?shù)恼`碼率低于IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)建議的FEC極限(5×10-5),表明單多模通用型光纖在850nm~950nm的波段可以傳輸300m。

圖4 多模傳輸?shù)恼`碼率曲線(a) 850nm,(b) 880nm,(c) 910nm和(d) 940nm

采用商用的100G CWDM4單模光模塊,測(cè)試光纖的單模傳輸性能,誤碼率曲線如圖5所示。在1270nm~1330nm的工作波長范圍內(nèi),單多模通用型光纖可以實(shí)現(xiàn)10km的無誤碼(10-12)單模傳輸。

圖5 單模傳輸?shù)恼`碼率曲線(a) 1270nm,(b) 1290nm,(c) 1310nm和(d) 1330nm

單波長的SR4和PSM4的測(cè)試結(jié)果在此不做贅述。兼具單模光纖和多模光纖優(yōu)勢(shì),該光纖的無誤碼傳輸距離如表1所示。

傳輸實(shí)驗(yàn) 光模塊 連接器 傳輸距離

多模

100G SR4 MTP/MPO-12 350m
100G SWDM4 雙工LC 300m

單模

100G PSM4 MTP/MPO-12 10km
100G CWDM4 雙工LC 10km
表 1 單多模通用型光纖的無誤碼傳輸距離
04 應(yīng)用前景 Potential Applications

多模傳輸系統(tǒng)成本低但傳輸距離短,單模傳輸系統(tǒng)傳輸距離長但成本高,兩者各有各的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。在當(dāng)前情況下,使用多模光纖和便宜的VCSEL光源進(jìn)行短距離組網(wǎng)建設(shè)是合理的,但如果網(wǎng)絡(luò)需要進(jìn)一步提速升級(jí)至1310nm波長時(shí),就需要改造成單模傳輸系統(tǒng),重新鋪設(shè)單模光纖光纜或者鋪設(shè)單模、多模光纖混合纜將大大增加投入成本,而單多模光纖的混用也會(huì)增加管理和維護(hù)的成本。

單多模通用型光纖兼容多模光纖與單模光纖,在單模傳輸和多模傳輸上表現(xiàn)優(yōu)異,可以覆蓋數(shù)據(jù)中心傳輸?shù)母黝悜?yīng)用場(chǎng)景以及升級(jí)改造需求,夠降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營和未來帶寬升級(jí)改造的費(fèi)用,是一種切實(shí)可行的傳輸方案。