Duomenų centras tapo šiuolaikinio gyvenimo varikliu; didėjanti tinklo informacija yra perduodama ir saugoma dideliu greičiu per duomenų centrą. Dauguma duomenų centro jungčių yra trumpi – nuo kelių metrų iki kelių šimtų metrų. Šiuo mažo nuotolio ir didelės spartos duomenų ryšiu,daugiamodis šviesolaidis ir optinis modulis su VCSELkaip pagrindinis prietaisas yra plačiai naudojami. Palyginti su vieno režimo perdavimo schema, kelių režimų schemoje naudojamas nebrangus ir mažos galios lazeris, užtikrinantis greitą ir efektyvų pluošto ir lazerio ryšį. Daugiamodis pluoštas gali pasiekti didesnį perdavimo greitį arba ilgesnį perdavimo atstumą nei varinis kabelis ir mažesnė kaina nei vienmodė skaidulinė sistema. Šiuo metu duomenų centro vidinio ryšio sparta jau yra100 Gbit/s, o netrukus tikimasi 400 Gbit/s. Pramonė kuria naują daugiamodį skaidulą, kad pagerintų jo veikimą, įskaitant WDM viename pluošte. Ilgųjų bangų daugiamodis pluoštas palaiko didesnį perdavimo atstumą. Be to, siekiant palaikyti didelio tankio, miniatiūrinį ryšį, pagerinti erdvės panaudojimo greitį, šilumos išsklaidymo efektyvumą ir kabelių valdymo efektyvumą duomenų centre, buvo sukurtas ir greitai įdiegtas kelių režimų pluoštas su atsparumu lenkimui. Šiame straipsnyje aptariama daugiamodio pluošto, palaikančio didelės spartos optinį modulį, vystymosi tendencija, derinant daugiamodės skaidulos techninį principą ir optinio modulio technologijos raidą.
1. Daugiamodė optinio pluošto technologija ir taikymo scenarijai
Debesų kompiuterijos plėtra paskatino ypač didelių duomenų centrų kūrimą, taip sukeldama skirtingas plėtros tendencijas nuo tradicinių įmonių duomenų centrų. Nepriklausomai nuo to, ar tai yra vietinis, ar tarptautinis, VLCC naudotojai, naudodami debesų kompiuterijos paslaugas, keičia serverio prievado spartą akivaizdžiai greičiau nei tradicinių įmonių duomenų centrų. Tradicinės įmonės nuolat naudos kelių režimų OM4 pluoštą, o daugiau nei 90 procentų sistemos ryšio ilgio yra mažesnis nei 100 m.
Itin didelių duomenų centrų vartotojai dažniau renkasi vienmodį šviesolaidį, o 70 procentų sistemos nuorodos ilgis yra didesnis nei 100 m. Sukūrus itin didelius duomenų centrus, pagerėjo vienmodžio pluošto panaudojimo rodiklis, tačiau daugiamodis šviesolaidis vis dar turi savo unikalių pranašumų. Šie pranašumai apima pigesnių optinių modulių prieinamumą, mažesnes energijos sąnaudas ir perdavimo atstumus, apimančius daugumą duomenų centre esančių nuorodų, todėl sprendimai, pagrįsti daugiamodiais šviesolaidžiais ir daugiamodiais optiniais moduliais, išlieka patrauklūs klientams.
2. 850 nm daugiamodės skaidulos juostos plotis
Skirtingai nuo vieno režimo sistemos, kelių režimų sistemos perdavimo atstumą ir greitį riboja daugiamodės skaidulos pralaidumas. Daugiamodio pluošto režimo pralaidumą reikia padidinti, kad būtų palaikomas ilgesnis didelės spartos sistemos atstumas.
Tobulėjant pluošto projektavimui ir gamybai, daugiamodio pluošto pralaidumas labai pagerėjo. 62,5 μm daugiamodis šviesolaidis turi didelę skaitmeninę diafragmą ir didelę skaidulų šerdį, kuri gali prijungti šviesos diodų (LED) šviesos šaltinį į skaidulą ir palaikyti duomenų perdavimą 2 km atstumu 10 Mbit/s arba net 100 Mbit/ greičiu. s. Sukūrus eterneto standartą ir nebrangų 850 nm VCSEL, rinkoje populiaresnis yra kelių režimų pluoštas, kurio šerdies skersmuo yra 50 mikronų. Pluoštas turi mažesnę režimo sklaidą ir didesnį pralaidumą, o VCSEL taško dydis ir skaitmeninė diafragma yra mažesni nei šviesos diodų, todėl lazerį galima lengvai prijungti prie 50 mikronų skaidulos. Optimizavus optinio pluošto gamybos procesą ir pritaikant pažangią lūžio rodiklio valdymo technologiją, 50 μm daugiamodis optinis pluoštas buvo sukurtas nuo OM2 (500 MHz*Km) iki OM3 (2 000 MHz*Km), o dabar išplėtotas iki OM4 ({ {17}} MHz*Km).
Kelių režimų sistemoje, naudojančioje 850 nm VCSEL, toliau didinant OM4 daugiamodio pluošto pralaidumą, optinis modulis negali perduoti didesnio atstumo, nes sistemos pralaidumas priklauso nuo šviesolaidžio efektyvaus režimo pralaidumo ir dispersijos derinio ( kuri yra susijusi su VCSEL lazerio spektrinės linijos pločiu ir pluošto bangos ilgiu). Jei reikia padidinti sistemos pralaidumą, be efektyvaus pluošto režimo pralaidumo, reikia optimizuoti sklaidos vertę. Tai galima pasiekti naudojant diferencialinio režimo delsos (DMD) daugiamodį skaidulą, kad būtų kompensuojama dalinė dispersija, arba naudojant siauresnį 850 nm VCSEL linijos plotį arba dirbant ilgesnės bangos srityje su mažesne dispersija.
Didžiausias pluošto šerdies santykinis lūžio rodiklis taip pat turi įtakos maksimaliam pralaidumui. Kai šerdis nukrenta nuo 1 proc. iki 0,75 proc., pralaidumas padvigubėja. Tačiau sumažinus pluošto šerdį padidės lenkimo nuostoliai, todėl būtina optimizuoti pluošto struktūros dizainą, kad būtų pagerintos jo lenkimo savybės.
3. Lenkimui nejautrus daugiamodis pluoštas
Duomenų centrų programose vis plačiau naudojamas lenkimui nejautrus daugiamodis pluoštas, kuris gali optimizuoti optinio pluošto, techninės įrangos ir įrangos dizainą, kad būtų sutaupyta daugiau vietos, būtų geresnis aušinimo efektyvumas ir patogesnis ryšys bei kabelių valdymas. Šerdis turi graduotą indeksą, o apvalkalas turi žemo indekso griovelį. Griovelis sumažina dangos optinę galią ir gali užkirsti kelią optinių signalų nutekėjimui, taip pagerindamas pluošto lenkimo savybes. Pluošto konstrukcija optimizuoja pluošto šerdies ir griovelio dydį ir pasiekia pusiausvyrą tarp lenkimo charakteristikų ir suderinamumo su standartiniu daugiamodiu pluoštu. Dėl tinkamo pluošto šerdies ir griovelio dizaino daugiamodis pluoštas gali pasiekti OM4 didelio pralaidumo lygį ir mažus lenkimo nuostolius. Lenkimui nejautrios daugiamodės skaidulos makro lenkimo nuostoliai yra daugiau nei 10 kartų mažesni nei įprasto standartinio daugiamodio pluošto.
