Y8T80 天大&华为:单模多模的模场适配器

更新时间:2022-03-21 08:03:16 阅读量:841

在数据中心等应用场景里,有一部分多模传输,用在短距离的光纤通信距离。

之前的很多年,采用多模VCSEL+多模光纤做为光源+传输路径的匹配。

这个匹配有一定的生存空间,因为铜缆达不到这样的速率x距离的传输,而单模又太贵, 多模VCSEL这种比较便宜的光源,就在铜缆与单模光通信的夹缝里有了一席之地。

不断的发展过程中,已经部署了很多多模光纤,对于这一批多模光纤来说,要想提高传输速率,就很难像单模应用一样,只更换两头的光模块和设备,不需要拆管道重新布纤。

因为,VCSEL的速率可以提上去,但模式很难降下来,这就比较尴尬,模式之间的多径时延导致的码间干扰,在高速率时,可传输的距离非常短。


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天大和华为在今年的OFC上,M4E.7,共同提了一个方案,用单模光源(单模光模块)和多模光纤(已经部署下去的,不想浪费的那些光纤),中间插入一段模式转换光纤就能实现对接。

传统的多模VCSEL+多模OM3的光纤,传输距离如下。速率增加,传输距离变短,无法在提速时完全兼容已经部署的光纤

Y2T132 局域网多模光纤设计-OM1、OM2、OM3、OM4

Y8T75 II VI 单波100G VCSEL

合集2020第386页,华为减少VCSEL,用于200G、400G的多模传输

Y7T28 VCSEL的齿型电极、齿型槽状电极


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即使是换成单模光源,在多模光纤传输中的单模模式,与单模光源信号在普通单模光纤中的模式不一样。

普通的单模光纤,外径包层125μm直径,单模模场9.2μm@1310nm

多模光纤中的基模,在外径包层125μm直径,50微米纤芯内,单模的模场是14.5μm@1310nm


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虽然都是基模,由于模场尺寸不一致,导致信号的对接时出现劣化。

比如都是单模,光纤的单模和硅光集成的单模,氮化硅的单模,氮氧化硅的单模,模场由于不匹配导致信号劣化,是一样的意思。

单模的模场之间需要借助一个SSC的模斑转换过渡机制,来减轻劣化程度。


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天大和华为就在单模光纤和多模光纤之间,插入一段SSC的模场转换光纤,用于适配9.2μm和14.5μm之间的渐变型模场过渡。


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模式匹配光纤,是个锥型光纤,用TEC热膨胀扩束做模场不同位置的折射率分布控制。成锥工艺在合集2021下的第343-345页。热膨胀扩束在Y5T158


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插入这个锥型模场转换光纤,用于普通的光模块单模的毛细纤芯与普通的OM3多模光纤做单模信号的模场过渡。

达到利用多模光纤传输单模信号,延长传输距离的目的。


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经过这种改造,10G NRZ从之前的100米,延长到1km,天大和华为还没有做更高速的试验,我们静待后续研究进展跟踪。


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武汉有几个光器件开发岗位需求,高速100G/200G COC器件,PON光器件等,可详询18140517646