1. 歴史マルチモードファイバー
マルチモードファイバは最初の実用的なファイバであり、1970年代にLED光源を備えたそのより大きなコア半径とより高い開口数により、第一世代の光ファイバ通信システムが形成され、長距離および短距離通信に適用されました。 シングルモード ファイバの出現により、マルチモード ファイバはシステム全体のコストが低いため、短距離用途に限定されます。
オリジナルのマルチモード ファイバは、コア直径 50um、比屈折率差 1% を使用していました。 LED のスポット径が非常に大きいため、設計されたマルチモード ファイバーでは LED の光エネルギーを効果的に捉えることができませんでした。そのため、62.5um マルチモード ファイバーが開発されました。 62.5um マルチモードファイバーの比屈折率差は 2% であり、開口数も増加します。 LED からのより多くの光がマルチモード ファイバーに結合されます。 1990 年代半ばに、低コストの VCSEL レーザーが開発されました。 VCSEL 自体の小さな光スポットと開口数の特性により、比屈折率差 1% のコア径 50um のマルチモードファイバが再び応用分野に引き戻され、短距離光ファイバで広く使用されています。これまでの長距離光ファイバー通信。
2. マルチモードファイバーの典型的な設計
理想的なモード分散を得るために、従来のマルチモードファイバの屈折率分布は放物線または放物線に近い形状を採用しています。 耐屈曲性マルチモードファイバの場合、一般に外部溝設計が採用されます。
3. 帯域幅に影響を与える要因マルチモードファイバー
マルチモードファイバーの帯域幅に影響を与える主な要因はファイバーと光源です。
光ファイバの要因には主に材料分散とモード分散が挙げられます。
マルチモード ファイバ自体の特性により、マルチモード ファイバ内で送信できるモード グループは最大 19 個あり、正確に制御しないとモード間の分散が非常に大きくなる可能性があります。 VCSEL が使用される場合、モード分散は通常、有効モード帯域幅の EMB によって反映されます。 LED が使用される場合、それは完全に注入された帯域幅の OFL BW で表されます。
ファイバの実効モード帯域幅と材料分散は、ファイバ製造元のファイバ仕様から取得できます。 帯域幅、モード帯域幅、および材料分散に対する影響の程度には絶対的な大きさはなく、光源によって異なります。 一般に、LED 光源と材料の分散がリンク帯域幅の主な制限要因です。 VCSEL の場合、現在のモードの帯域幅がリンク帯域幅の主な制限要因になります。
光源 VCSEL からの要素は、そのリング光束 EF (Encircled flux) を参照できます。 VCSEL の Encircled フラックスの定義は次のとおりです。 これは、コア半径に沿った正規化された光パワーの積分であり、コア内の各モード間の光パワーの分布を表します。
その EF の分布は、下の図の 2 つの赤いボックス内に収まる必要があります。 EF が右側の赤いボックスを越えると、リンク帯域幅が大幅に減少します。
4. マルチモードファイバーリンク帯域幅の評価
ユーザーはすべての VCSEL レーザーとすべてのファイバーを 1 つずつテストすることはできないため、ネットワーク配信にマルチモード ファイバーを使用する場合、マルチモード ファイバーのリンク帯域幅を評価することが非常に重要です。 マルチモードファイバーと VCSEL レーザーの仕様パラメータに従って、ファイバーリンク帯域幅の評価は、設計されたリンク帯域幅を実現するのに役立ちます。
5. マルチモードファイバーのジレンマ
高帯域幅レートの需要が高まるにつれ、マルチモード ファイバはその特性により、今後数年間で増大する帯域幅レートの需要に対応できなくなる可能性があります。 また、マルチモードファイバ自体の製造工程が複雑で価格も高く、主に低価格のVCSELレーザに依存しています。 今後数年以内に同じコストのシングルモード VCSEL レーザーが広く入手可能になれば、マルチモード ファイバーの存在が脅かされる可能性があります。
マルチモードファイバの将来は、そのマルチモード特性を最大限に活用して応用範囲を拡大する必要があります。 将来これを克服できれば、おそらく歴史は次のようなスパイラルになるでしょう。マルチモードからシングルモードへそしてマルチモードの普遍的なアプリケーションに戻ります。
