Pusat data telah menjadi mesin kehidupan modern; informasi jaringan yang meningkat ditransmisikan dan disimpan dengan kecepatan tinggi melalui pusat data. Sebagian besar koneksi di dalam pusat data pendek, mulai dari beberapa meter hingga beberapa ratus meter. Dalam komunikasi data jarak pendek dan kecepatan tinggi ini,serat multimode dan modul optik dengan VCSELsebagai perangkat inti banyak digunakan. Dibandingkan dengan skema transmisi single-mode, skema multi-mode mengadopsi laser berbiaya rendah dan berdaya rendah untuk mewujudkan penggabungan yang cepat dan efisien antara serat dan laser. Serat multi-mode dapat mencapai tingkat transmisi yang lebih tinggi atau jarak transmisi yang lebih panjang daripada kabel tembaga dan biaya lebih rendah daripada sistem serat mode tunggal. Saat ini, tingkat koneksi internal data center sudah100Gbit/dtk, dan 400Gbit/dtk diharapkan segera. Industri telah mengembangkan serat multimode baru untuk meningkatkan kinerjanya, termasuk WDM dalam serat tunggal. Serat multimode gelombang panjang mendukung jarak transmisi yang lebih jauh. Selain itu, untuk mendukung koneksi miniatur dengan kepadatan tinggi, meningkatkan tingkat pemanfaatan ruang, efisiensi pembuangan panas, dan efisiensi manajemen kabel pusat data, serat multi-mode dengan ketahanan tekuk telah dikembangkan dan digunakan dengan cepat. Dalam tulisan ini, tren perkembangan serat multimode yang mendukung modul optik kecepatan tinggi dibahas dengan menggabungkan prinsip teknis serat multimode dan evolusi teknologi modul optik.
1. Teknologi serat optik multi-mode dan skenario aplikasi
Perkembangan komputasi awan telah mendorong pengembangan pusat data super besar, sehingga menghasilkan tren pengembangan yang berbeda dari pusat data perusahaan tradisional. Baik domestik maupun internasional, evolusi kecepatan port server oleh pengguna VLCC dengan layanan cloud computing jelas lebih cepat daripada pusat data perusahaan tradisional. Perusahaan tradisional akan terus menggunakan serat OM4 multi-mode, dan lebih dari 90 persen panjang tautan sistem kurang dari 100m.
Pengguna pusat data super besar lebih cenderung memilih serat mode tunggal, dan 70 persen panjang tautan sistem lebih dari 100m. Pengembangan pusat data super besar telah meningkatkan tingkat pemanfaatan serat mode tunggal, tetapi serat multi mode masih memiliki keunggulan uniknya. Keunggulan ini meliputi ketersediaan modul optik berbiaya lebih rendah, konsumsi daya lebih rendah, dan jarak transmisi yang mencakup sebagian besar tautan di pusat data, sehingga solusi berbasis serat multimode dan modul optik multimode tetap menarik bagi pelanggan.
2. Bandwidth serat multimode 850 nm
Berbeda dengan sistem single-mode, jarak dan laju transmisi sistem multi-mode dibatasi oleh bandwidth serat multi-mode. Bandwidth mode serat multimode perlu ditingkatkan untuk mendukung jarak yang lebih jauh dari sistem kecepatan tinggi.
Dengan pengembangan desain dan pembuatan serat, bandwidth serat multimode telah sangat ditingkatkan. Serat multimode 62,5μm memiliki apertur numerik tinggi dan inti serat besar, yang dapat memasangkan sumber cahaya dioda pemancar cahaya (LED) ke dalam serat dan mendukung transmisi data 2 km dengan kecepatan 10 Mbit/dtk atau bahkan 100 Mbit/ S. Dengan pengembangan standar Ethernet dan VCSEL 850nm berbiaya rendah, serat multi-mode dengan diameter inti serat 50 mikron lebih populer di pasar. Serat memiliki dispersi mode yang lebih rendah dan bandwidth yang lebih tinggi, dan ukuran spot VCSEL dan apertur numerik lebih kecil dari LED, memungkinkan laser untuk digabungkan dengan mudah menjadi serat 50 mikron. Dengan mengoptimalkan proses pembuatan serat optik dan mengadopsi teknologi kontrol indeks refraksi canggih, serat optik multimode 50μm dikembangkan dari OM2(500 MHz*Km) menjadi OM3(2 000 MHz*Km), dan sekarang telah berkembang menjadi OM4({ {17}} MHz*Km).
Untuk sistem multi-mode yang menggunakan VCSEL 850 nm, semakin meningkatkan bandwidth serat multi-mode OM4 tidak dapat membuat modul optik mengirimkan jarak lebih jauh, karena bandwidth sistem bergantung pada kombinasi bandwidth mode efektif serat dan dispersi ( yang terkait dengan lebar garis spektral laser VCSEL dan panjang gelombang serat). Jika bandwidth sistem perlu ditingkatkan, selain bandwidth mode efektif serat, nilai dispersi perlu dioptimalkan. Ini dapat dicapai dengan menggunakan serat multimode penundaan mode diferensial (DMD) untuk mengkompensasi dispersi parsial, atau dengan menggunakan lebar garis yang lebih sempit dari VCSEL 850nm atau bekerja di wilayah gelombang yang lebih panjang dengan dispersi yang lebih rendah.
Indeks bias relatif maksimum dari inti serat juga mempengaruhi bandwidth maksimum. Saat inti turun dari 1 persen menjadi 0.75 persen , bandwidth menjadi dua kali lipat. Namun, pengurangan inti serat akan meningkatkan kehilangan tekukan, sehingga desain struktur serat perlu dioptimalkan untuk meningkatkan kinerja tekukan.
3. Serat multimode yang tidak sensitif terhadap pembengkokan
Dalam aplikasi pusat data, serat multimode yang tidak sensitif terhadap tekukan semakin banyak digunakan, yang dapat mengoptimalkan desain serat optik, perangkat keras, dan peralatan untuk menghemat lebih banyak ruang, memiliki efisiensi pendinginan yang lebih baik, dan koneksi serta manajemen kabel yang lebih nyaman. Inti adalah indeks bertingkat, dan kelongsongnya memiliki alur indeks rendah. Alur mengurangi daya optik pada kelongsong dan dapat mencegah kebocoran sinyal optik, sehingga meningkatkan kinerja tekukan serat. Desain serat mengoptimalkan ukuran inti dan alur serat, dan mencapai keseimbangan antara kinerja tekukan dan kompatibilitas dengan serat multimode standar. Melalui desain inti dan alur serat yang masuk akal, serat multimode dapat mencapai tingkat OM4 bandwidth tinggi dan kehilangan tekukan rendah. Kehilangan tekukan makro dari serat multimode yang tidak sensitif terhadap tekukan lebih dari 10 kali lebih rendah daripada serat multimode standar konvensional.
