Le centre de données est devenu le moteur de la vie moderne ; les informations croissantes du réseau sont transmises et stockées à grande vitesse via le centre de données. La plupart des connexions au sein du centre de données sont courtes, allant de quelques mètres à quelques centaines de mètres. Dans ces communications de données à courte portée et à grande vitesse,module fibre et optique multimode avec VCSELcomme dispositif de base sont largement utilisés. Par rapport au schéma de transmission monomode, le schéma multimode adopte un laser à faible coût et à faible puissance pour réaliser un couplage rapide et efficace entre la fibre et le laser. La fibre multimode peut atteindre un taux de transmission plus élevé ou une distance de transmission plus longue que le câble en cuivre et un coût inférieur à celui du système de fibre monomode. À l'heure actuelle, le taux de connexion interne du centre de données est déjà100 Gbit/s, et 400Gbit/s sont attendus prochainement. L'industrie a développé de nouvelles fibres multimodes pour améliorer ses performances, y compris WDM en fibre unique. La fibre multimode à ondes longues prend en charge une distance de transmission plus longue. De plus, afin de prendre en charge une connexion miniaturisée à haute densité, d'améliorer le taux d'utilisation de l'espace, l'efficacité de la dissipation thermique et l'efficacité de la gestion des câbles du centre de données, la fibre multimode avec résistance à la flexion a été développée et déployée rapidement. Dans cet article, la tendance de développement de la fibre multimode prenant en charge le module optique à grande vitesse est discutée en combinant le principe technique de la fibre multimode et l'évolution de la technologie du module optique.
1. Technologie de fibre optique multimode et scénarios d'application
Le développement du cloud computing a favorisé le développement de très grands centres de données, générant ainsi des tendances de développement différentes des centres de données d'entreprise traditionnels. Qu'elle soit nationale ou internationale, l'évolution du taux de port des serveurs par les utilisateurs de VLCC avec les services de cloud computing est évidemment plus rapide que celle des centres de données d'entreprise traditionnels. Les entreprises traditionnelles utiliseront régulièrement la fibre OM4 multimode, et plus de 90 % de la longueur de la liaison système est inférieure à 100 m.
Les utilisateurs de très grands centres de données sont plus susceptibles de choisir la fibre monomode, et 70 % de la longueur de la liaison du système dépasse 100 m. Le développement de très grands centres de données a amélioré le taux d'utilisation de la fibre monomode, mais la fibre multimode a toujours ses avantages uniques. Ces avantages comprennent la disponibilité de modules optiques à moindre coût, une consommation d'énergie réduite et des distances de transmission qui couvrent la plupart des liaisons du centre de données, de sorte que les solutions basées sur la fibre multimode et les modules optiques multimodes restent attrayantes pour les clients.
2. Bande passante de la fibre multimode 850 nm
Différent du système monomode, la distance de transmission et le débit du système multimode sont limités par la bande passante de la fibre multimode. La bande passante de mode de la fibre multimode doit être augmentée pour prendre en charge la plus longue distance du système à grande vitesse.
Avec le développement de la conception et de la fabrication des fibres, la bande passante de la fibre multimode a été considérablement améliorée. La fibre multimode de 62,5 μm a une ouverture numérique élevée et un grand noyau de fibre, qui peut coupler une source lumineuse à diode électroluminescente (DEL) dans la fibre et prendre en charge la transmission de données de 2 km à un débit de 10 Mbit/s ou même 100 Mbit/ s. Avec le développement de la norme Ethernet et du VCSEL 850 nm à faible coût, la fibre multimode avec un diamètre de cœur de 50 microns est plus populaire sur le marché. La fibre a une dispersion de mode plus faible et une bande passante plus élevée, et la taille du spot et l'ouverture numérique du VCSEL sont plus petites que celles des LED, permettant au laser d'être facilement couplé dans une fibre de 50 microns. En optimisant le processus de fabrication de la fibre optique et en adoptant une technologie avancée de contrôle de l'indice de réfraction, la fibre optique multimode de 50 μm s'est développée de OM2 (500 MHz * Km) à OM3 (2 000 MHz * Km), et s'est maintenant développée en OM4 ({ {17}} MHz*Km).
Pour un système multimode utilisant 850 nm VCSEL, l'augmentation supplémentaire de la bande passante de la fibre multimode OM4 ne peut pas faire en sorte que le module optique transmette une plus grande distance, car la bande passante du système dépend de la combinaison de la bande passante en mode effectif de la fibre et de la dispersion ( qui est liée à la largeur de raie spectrale du laser VCSEL et à la longueur d'onde de la fibre). Si la bande passante du système doit être augmentée, en plus de la bande passante de mode effective de la fibre, la valeur de dispersion doit être optimisée. Ceci peut être réalisé en utilisant une fibre multimode à retard de mode différentiel (DMD) pour compenser la dispersion partielle, ou en utilisant une largeur de ligne plus étroite de VCSEL de 850 nm ou en travaillant dans une région d'onde plus longue avec une dispersion plus faible.
L'indice de réfraction relatif maximal du cœur de la fibre affecte également la bande passante maximale. Lorsque le cœur passe de 1 % à 0,75 %, la bande passante double. Cependant, la réduction du cœur de la fibre augmentera la perte de flexion, il est donc nécessaire d'optimiser la conception de la structure de la fibre pour améliorer ses performances de flexion.
3. Fibre multimode insensible à la flexion
Dans les applications de centre de données, la fibre multimode insensible à la flexion est de plus en plus largement utilisée, ce qui peut optimiser la conception de la fibre optique, du matériel et de l'équipement pour économiser plus d'espace, avoir une meilleure efficacité de refroidissement et une connexion et une gestion des câbles plus pratiques. Le cœur est à gradient d'indice et la gaine présente une rainure à faible indice. La rainure réduit la puissance optique dans la gaine et peut empêcher la fuite de signaux optiques, améliorant ainsi les performances de flexion de la fibre. La conception de la fibre optimise la taille du noyau et des rainures de la fibre et atteint un équilibre entre les performances de flexion et la compatibilité avec la fibre multimode standard. Grâce à une conception raisonnable du noyau et de la rainure de la fibre, la fibre multimode peut atteindre le niveau OM4 de bande passante élevée et de faible perte de flexion. La macro-perte de courbure de la fibre multimode insensible à la courbure est plus de 10 fois inférieure à celle de la fibre multimode standard conventionnelle.
