Page 20 - 網絡電信2024年12月刊

光通信

分復用（SWDM）[6]，利用四個波長（850nm、880nm、910nm和 Δλ–激光器rms線寬
940nm）傳輸，SWDM收發器可提供40G和100G速率，每個波長的 λ–工作波長
速率是10Gb/s和25Gb/s。 S0–零色散斜率
λ0–零色散波長
隨著VCSEL技術取得的進步，可通過單通道100G和200G的方 多模鏈路的傳輸性能（鏈路帶寬）與工作波長密切相關。
案[7-9]，實現800Gb/s和1.6Tb/s的多模連接。在標準方面，IEEE 因為光纖的EMB值隨工作波長變化，例如VCSEL波長如從850nm
802.3db定義了單通道100G的物理層規范[10]，TeraBit BiDi MSA 向870nm偏移，OM4的EMB將從4700MHz·km急劇下降到約3200
定義了單通道100G BiDi應用的規范。由于單通道100G對光纖的 MHz·km。其次是色散帶寬也與光纖的工作波長相關，例如
帶寬提出了更高要求，光收發器面臨著傳輸距離的挑戰。文章 910nm的光纖色散帶寬小于850nm的色散帶寬，對鏈路帶寬的影
提出了HDR MMF的概念，支持高速率收發器實現更長的傳輸距離 響也更小。
[11-14]，相關的產品也已經商用[15]。 為了實現高速率傳輸的需求，BiDi技術是一種可行的方
案，信號通過兩個波長（850nm和910nm）進行雙向傳輸。BiDi
這種新型的波長擴展多模光纖定義了850nm和910nm兩個 收發器的一個重要優勢是可利用已部署MMF鏈路，通過收發器的
波長的模式帶寬。為進一步明確該光纖在844～953nm范圍內各 升級來提供更高數據速率和容量?？蛻羰褂肂iDi方案時通常希
波長的模式帶寬，我們使用Monta-Carlo方法模擬生成了10000 望能夠保持原有多模收發器的傳輸距離，即OM3為70米，OM4為
個多模光纖的折射率分布，計算了它們在不同波長下模式帶寬 100米。
值?；趲捵钚≈到⒘诉@些光纖在844～953nm帶寬邊界 單通道50G速率或以下時，BiDi技術可以滿足這樣的傳輸距
值。通過計算鏈路帶寬（由光纖模式帶寬和色散帶寬共同決 離要求，但當系統演進到單通道100G速率時，傳輸距離會大幅
定），確定了光收發器不同波長的傳輸距離。最后搭建了實驗 降低。Terabit BiDi MSA為并行多模光纖定義了800 Gb/s和1.6
平臺，測試了這種光纖的傳輸性能，驗證了其在高數速短距應 Tb/s 的光接口進行規范， 其中OM3和OM4傳輸距離低至45米和
用中的優勢。 70米[5]。
與SWDM收發其相比，BiDi收發器在過去的十年里得到了更
2、用于高數據速率傳輸的MMF 廣泛的應用，一個重要因素是使用標準OM4多模光纖就可以實現
BiDi收發器100米的傳輸，而不需要使用成本更高的OM5光纖。
2.1 多模方案的傳輸性能與工作波長的關系 在T比特時代，標準OM4光纖只能支持70米的傳輸距離，因此需
根據多模光纖在850nm波長處的有效模式帶寬（EMB）不 要一種光纖既能支持100米的傳輸距離，又能實現低成本規模型
同，可分為OM2、OM3和OM4幾種類型。其中OM3光纖在850nm 部署。
的EMB最小值為2000MHz·km，而OM4光纖的EMB更高，為4700
MHz·km。IEC 60793-2-10[16] 提供了840～953nm范圍內OM3和 圖4 Terabit BiDi MSA 中定義的OM3和OIM4傳輸距離
OM4的EMB最小帶寬指導值，如圖3所示。

圖3 840～953nm OM3/4的最小帶寬指導值

光纖鏈路的傳輸性能與光纖的模式帶寬和光纖色散帶寬相 為支持單通道100G的傳輸，需要設計更高帶寬的VCSEL。
關 [10,17]，我們用鏈路帶寬來表示，如下公式所示，色散帶寬是 通常的方法是在量子阱中添加銦元素，以提高差分增益，但
光纖色散值和激光器線寬（?λ）的函數。大多數VCSEL激光器 這種調整可能帶來VCSEL中心波長的長波偏移 。[18] 當VCSEL的
的線寬要求為0.6nm，也有些特殊場景會定義不同的值，如0.58 工作波長偏移出850nm時，會出現模式帶寬的快速下降，導致
nm和0.65nm。 鏈路帶寬下降。IEEE 802.3db中850nm窗口的標稱波長定義為
844～863nm，如實現100米的傳輸距離，鏈路帶寬需要保持在18
GHz或以上。但實際商用100G VCSEL的中心波長約為860nm，范
圍在850～870nm之間，超出了IEEE標準定義的850nm窗口。因此
標準多模光纖在VCSEL中心波長偏移時可能不能滿足該要求。如
圖5所示，OM4的鏈路帶寬在波長大于863nm時降至18 GHz以下。

18 網絡電信 二零二四年十二月