מהו סיב אופטי רב-מוד?

סיב אופטי רב-מצבי

סיב רב-מודים (סיב רב-מודד או סיב MM או סיב אופטי) הוא סוג של סיב אופטי המשמש בעיקר לתקשורת למרחקים קצרים, כגון בתוך מבנים או בקמפוס. לקישורים ריבוי מצבים טיפוסיים יש קצבי נתונים של 10 Mbit/s עד 10 Gbit/s לאורך קישורים של עד 600 מטר, וזה די והותר עבור רוב היישומים במקום.

אזורי יישום

הציוד המשמש לתקשורת סיבים אופטיים רב-מצבים זול יותר מהציוד המשמש לתקשורת סיבים אופטיים במצב יחיד. מגבלות מהירות ומרחק שידור אופייניות הן 100 Mbit/s עד 2 ק"מ (100BASE-FX), 1 Gbit/s עד 220-550 מ' (1000BASE-SX), ו-10 Gbit/s עד 300 מ' (10GBASE -SR )), כגון מודול אופטי SR 10G SFP+, מודול אופטי 10G XFP, מודול אופטי 10G X2 ועוד מודולי 10G.

סיבים מולטי-מודים משמשים בדרך כלל בבניית יישומי עמוד שדרה בשל הקיבולת הגבוהה והאמינות שלו. יותר ויותר משתמשים מנצלים את סיבים אופטיים קרובים יותר למשתמש על ידי חיבורם לשולחן העבודה או לאזור שלהם. ארכיטקטורות התואמות לתקנים כגון כבלים מרכזיים וארונות סיבים לטלקו מאפשרים למשתמשים לנצל את יכולות המרחק של הסיבים על ידי ריכוז האלקטרוניקה בחדר הטלקום, במקום אלקטרוניקה פעילה בכל קומה.

השוואה לסיבים עם מצב יחיד

ההבדל העיקרי בין סיב רב-מוד לסיבים חד-מצבי הוא שקוטר הליבה של הראשון גדול בהרבה, בדרך כלל 50-100 מיקרון; גדול בהרבה מאורך הגל של האור שנישא בתוכו. לסיבים מולטי-מודים יש יכולת "איסוף אור" גבוהה יותר מסיבים במצב יחיד. בפועל, גודל הליבה הגדול יותר מפשט את הקישוריות ומאפשר גם שימוש באלקטרוניקה בעלות נמוכה יותר כגון דיודות פולטות אור (LED) ולייזרים פולטי משטח אנכיים (VCSELs) הפועלים באורכי גל של 850 ננומטר ו-1300 ננומטר (בתקשורת הסיב במצב יחיד המשמש פועל במהירות 1310 או 1550 ננומטר ודורש מקור לייזר יקר יותר (סיב במצב יחיד מתאים כמעט לכל אורכי הגל של האור הנראה עם זאת, לסיבים מולטי-מודים יש מגבלות מוצר למרחק-פס מאשר לסיבים עם מצב יחיד, מכיוון שלסיבי מולטי-מוד יש גודל ליבה גדול יותר מסיבי מצב יחיד. הוא תומך במספר מצבי התפשטות; לכן הוא מוגבל על ידי פיזור מודאלי, בעוד שסיבים עם מצב יחיד אינם מייצרים טווח של אורכי גל, כל אחד מהם נוסע במהירות שונה לעומת זאת, לייזרים המשמשים להנעת סיבים חד-אופטיים מייצרים אור קוהרנטי באורך גל בודד. בשל גודל הליבה הגדול יותר שלהם, לסיבים מולטי-מודים יש צמצם מספרי גבוה יותר, מה שאומר שהם יכולים לאסוף יותר אור מסיבים במצב יחיד. בשל הפיזור המודאלי בסיב, לסיבים מולטי-מודים יש קצב התרחבות דופק גבוה יותר מסיבי מצב יחיד, מה שמגביל את יכולת העברת המידע של סיבים מולטי-מודים. סיבים חד-מודים משמשים לרוב למחקר מדעי בעל דיוק גבוה, מכיוון שהאפשרות של אופן התפשטות אחד בלבד של האור מקלה על האור להתמקד בצורה נכונה. צבע המעיל משמש לפעמים כדי להבחין בין חוטי/כבלים לתיקון סיבים אופטיים מרובי מצבים ממצב יחיד, אך לא תמיד ניתן לסמוך עליו כדי להבחין בין סוגי כבלים. עבור יישומים אזרחיים, TIA-598C סטנדרטי ממליץ על מעיל צהוב עבור סיבים חד-מצביים ועל מעיל כתום עבור 50/125 µm (OM2) ו-62.5/125 µm (OM1) סיבים מולטי-מודים. Aqua מומלץ לשימוש עם סיב OM3 בגודל 50/125 מיקרומטר "מוטב לייזר".

סוּג

סיבים מולטימודים מתוארים לפי קוטרי הליבה והחיפוי שלו. לכן, לסיב רב-מודד של 62.5/125 מיקרומטר יש גודל ליבה של 62.5 מיקרומטר (מיקרומטר) וקוטר חיפוי של 125 מיקרומטר. המעבר בין ליבה לחיפוי יכול להיות חד, הנקרא פרופיל אינדקס מדרגה, או מעבר הדרגתי, הנקרא פרופיל אינדקס מדורג. לשני הסוגים מאפייני פיזור שונים ולכן מרחקי התפשטות יעילים שונים. יתר על כן, סיבים מולטי-מודים מתוארים באמצעות מערכת הסיווג (OM1, OM2 ו-OM3) שהוקמה על-ידי תקן ISO 11801, המבוססת על סיב רב-מודאלי ברוחב פס. OM4 (מוגדר ב-TIA-492-AAAD) הושלם באוגוסט 2009 ופורסם על ידי TIA בסוף 2009. כבלי OM4 יתמכו ב-125 מיליון קישורים במהירות 40 ו-100 Gbit/s.

במשך שנים רבות, 62.5/125 מיקרומטר (OM1) וסיבים רגילים של 50/125 מיקרומטר (OM2) נפרסו באופן נרחב ביישומים מקומיים. סיבים אלו יכולים לתמוך בקלות ביישומים החל מ-Ethernet (10 Mbit/s) ועד Gigabit Ethernet (1 Gbit/s) והם אידיאליים לשימוש עם פולטי LED בשל גודל הליבה הגדול יחסית שלהם. פריסות חדשות יותר משתמשות בדרך כלל ב-50/125 מיקרומטר סיבים מולטי-מודים (OM3) המותאמים ללייזר. סיבים אופטיים העונים על ייעוד זה מספקים רוחב פס מספיק כדי לתמוך ב-10 Gigabit Ethernet עד 300 מטר. מאז שחרורו של התקן, יצרני סיבים אופטיים שיפרו מאוד את תהליכי הייצור שלהם ויכולים ליצור כבלים התומכים ב-10 GbE עד 550 מטר. Laser Optimized Multimode Fiber (LOMMF) מיועד לשימוש עם VCSELs של 850 ננומטר ונמצא בשימוש נרחב במקלטי משדר MM SFP כולל SPT-P851G-S5D, SPT-P854G-S3xD ואחרים.

ההגירה ל-LOMMF/OM3 כבר התרחשה כאשר משתמשים משדרגים לרשתות מהירות יותר. ללדים יש קצב אפנון מרבי של 622 Mbit/s מכיוון שהם לא יכולים להידלק או לכבות מהר מספיק כדי לתמוך ביישומים ברוחב פס גבוה יותר. VCSELs מסוגלים אפנון של יותר מ-10 Gbit/s ומשמשים ברשתות מהירות רבות.

שינויים בחלוקת הכוח של VCSEL כמו גם אחידות הסיבים יכולים לגרום לפיזור מודאלי, שניתן למדוד על ידי השהייה מודאלית דיפרנציאלית (DMD). פיזור מודאלי הוא השפעה הנגרמת על ידי המהירויות השונות של מצבים בודדים בדופק אור. ההשפעה נטו היא לגרום לפולסי האור להיפרד או לעבור מרחק שמקשה על המקלט לזהות את ה-1 וה-0 הבודדים (זה נקרא הפרעות בין סמלים). ככל שהאורך גדול יותר, כך הפיזור המודאלי גדול יותר. כדי להילחם בפיזור מודאלי, LOMMF מיוצר באופן שמבטל שינויים בסיב שעלולים להשפיע על המהירות בה נעים פעימות האור. פרופיל אינדקס השבירה משופר כדי לאפשר העברת VCSEL ולמנוע התפשטות הדופק. כתוצאה מכך, סיבים יכולים לשמור על שלמות האות לאורך מרחקים ארוכים יותר, ולמקסם את רוחב הפס.

סוגי מחברי סיבים אופטיים מרובי מצבים

הסוגים של מחברי סיבים אופטיים רב-מצבים שמסתובבים בשוק כוללים ST, SC, FC, LC, MU, E2000, MTRJ, SMA, DIN ו-MTP&MPO. הסוגים הנפוצים ביותר של מחברי סיבים אופטיים הם ST, SC, FC ו-LC. לכל אחד יש את החוזקות, החולשות והיכולות שלו. אז מה ההבדלים ומה המשמעות שלהם ליישום? טבלה זו של מחברי סיבים אופטיים רב-מצבים נפוצים מתארת ​​את היתרונות והחסרונות.