1. Historiaświatłowód wielomodowy
Światłowód wielomodowy jest pierwszym praktycznym włóknem, jego większy promień rdzenia i wyższa apertura numeryczna w latach 70. XX wieku ze źródłem światła LED utworzyły pierwszą generację systemu komunikacji światłowodowej, stosowanego w komunikacji na duże i krótkie odległości. Wraz z pojawieniem się światłowodu jednomodowego, światłowód wielomodowy został następnie ograniczony do zastosowań krótkiego zasięgu ze względu na niski koszt całego systemu.
W oryginalnym włóknie wielomodowym zastosowano średnicę rdzenia 50um i względną różnicę współczynnika załamania światła wynoszącą 1%. Ze względu na bardzo dużą średnicę plamki diody LED, zaprojektowany włókno wielomodowe nie było w stanie efektywnie przechwytywać energii świetlnej diod LED, dlatego opracowano światłowód wielomodowy o średnicy 62,5um. Światłowód wielomodowy 62,5um ma względną różnicę współczynnika załamania światła wynoszącą 2%, a jego apertura numeryczna również wzrasta. Więcej światła z diod LED jest przesyłane do światłowodu wielomodowego. W połowie lat 90-tych opracowano niedrogi laser VCSEL. Ze względu na charakterystykę małej plamki świetlnej i aperturę numeryczną samego VCSEL, włókno wielomodowe o średnicy rdzenia 50um i 1% względnej różnicy współczynnika załamania światła zostało ponownie zastosowane i jest szeroko stosowane w krótkich dotychczasowa komunikacja światłowodowa na odległość.
2. Typowa konstrukcja światłowodu wielomodowego
Aby uzyskać idealną dyspersję modową, rozkład współczynnika załamania konwencjonalnego światłowodu wielomodowego przyjmuje kształt paraboli lub prawie paraboli. W przypadku światłowodów wielomodowych odpornych na zginanie ogólnie przyjmuje się konstrukcję rowka zewnętrznego.
3. Czynniki wpływające na przepustowośćświatłowód wielomodowy
Głównymi czynnikami wpływającymi na szerokość pasma światłowodu wielomodowego są włókno i źródło światła.
Czynniki światłowodu obejmują głównie dyspersję materiału i dyspersję modową.
Ze względu na właściwości samego światłowodu wielomodowego, w światłowodzie wielomodowym można przesyłać do 19 grup modów, a rozproszenie pomiędzy modami może być bardzo duże, jeśli nie jest precyzyjnie kontrolowane. Jeśli używany jest VCSEL, dyspersja modów jest zazwyczaj odzwierciedlana przez EMB efektywnej przepustowości trybu; jeśli używana jest dioda LED, jest ona reprezentowana przez OFL BW pełnego wprowadzonego pasma.
Efektywną szerokość pasma trybu i dyspersję materiału światłowodu można uzyskać ze specyfikacji włókna producenta światłowodu. Stopień wpływu na szerokość pasma, szerokość pasma trybu i dyspersję materiału nie mają wielkości bezwzględnej, zależą od źródła światła. Ogólnie rzecz biorąc, głównymi czynnikami ograniczającymi przepustowość łącza są źródło światła LED i rozproszenie materiału. W przypadku VCSEL przepustowość trybu bieżącego jest głównym czynnikiem ograniczającym przepustowość łącza.
Czynniki źródła światła VCSEL można odnieść do jego strumienia pierścieniowego EF (strumień otoczony). Definicja strumienia Encircled VCSEL jest następująca. Jest to całka znormalizowanej mocy światła wzdłuż promienia rdzenia, która reprezentuje rozkład mocy światła pomiędzy każdym modem w rdzeniu.
Rozkład jego EF powinien mieścić się w dwóch czerwonych ramkach na poniższym rysunku. Jeśli EF przekroczy czerwoną ramkę po prawej stronie, przepustowość łącza znacznie się zmniejszy.
4. Światłowód wielomodowyocena przepustowości łącza
Bardzo ważna jest ocena przepustowości łącza światłowodu wielomodowego w przypadku stosowania światłowodu wielomodowego do dystrybucji sieci, ponieważ użytkownik nie jest w stanie przetestować wszystkich laserów VCSEL i wszystkich włókien jeden po drugim. Zgodnie ze specyfikacją parametrów światłowodu wielomodowego i lasera VCSEL, ocena przepustowości łącza światłowodowego jest pomocna w realizacji zaprojektowanej przepustowości łącza.
5. Dylemat światłowodu wielomodowego
Wraz z rosnącym zapotrzebowaniem na wysoką przepustowość, światłowód wielomodowy może nie być w stanie sprostać rosnącemu zapotrzebowaniu na przepustowość w ciągu najbliższych kilku lat ze względu na swoje własne cechy. Co więcej, sam proces produkcji światłowodu wielomodowego jest złożony, a jego cena wysoka, co opiera się głównie na laserze VCSEL o niskiej cenie. Jeśli w ciągu najbliższych kilku lat jednomodowe lasery VCSEL o tej samej cenie staną się powszechnie dostępne, może to stanowić zagrożenie dla istnienia światłowodów wielomodowych.
Przyszłość światłowodów wielomodowych powinna w pełni wykorzystywać ich właściwości wielomodowe w celu rozszerzenia zakresu zastosowań. Jeśli uda się to przezwyciężyć w przyszłości, być może historia nakręci się spiraląwielomodowego do jednomodowegoi wróćmy do uniwersalnego zastosowania trybu wielomodowego.
