Maxband—万兆以太网多模光纤

　　摘要：本文主要介绍了可用于10GbE传输系统的50/125mm梯度多模光纤的性能特点，以及长飞公司使用PCVD (Plasma-activated chemical vapor deposition)方法所研发的符合10GbE传输标准的激光器优化多模光纤类型，Maxband光纤的性能指标。

　　关键词：激光器优化多模光纤，10GbE，Maxband , PCVD(等离子体化学气相沉积)

1、前言
　　由于Internet的使用，对数据传输的要求呈现出爆炸性的几何级数般的增长，因此对网络传输速度的要求也是日甚一日。爆炸性增长的信息传输需求和光通信技术的飞速发展正支持着通信网络向着更高速率更大容量的方向迅猛推进。以以太网标准的发展为例，从10Mbit, 100Mbit, 1000Mbit到今年6月发布万兆以太网标准IEEE802.3ae[1]，便是一个极好的证明。万兆以太网（10GbE）标准的确定，为光网络的发展打开了又一扇大门[2]。在局域网（LAN）方面，虽然存在各种制式和协议，但有一点是相同的，即不停地提高网络的传输速度。。

　　本文由万兆以太网的要求，介绍了新的激光优化多模光纤的性能特征。以及长飞光纤光缆公司凭借PCVD (Plasma-activated Chemical Vapor Deposition)工艺的优势，所开发的符合万兆以太网传输标准的激光优化多模光纤――maxband光纤。

2、万兆以太网多模光纤特点
　　常用的多模光纤，主要是IEC-60793-2光纤产品规范中的A1a类(50/125μm)和A1b类(62.5/125μm)两种类型。这两种多模光纤的包层直径和机械性能相同，都能提供如以太网、令牌环和FDDI协议在标准规定的距离内所需的带宽。

　　由于LED发光器件本身的性能局限，在1Gbps以上的高速应用中，发光器件主要采用激光发光器件,而传统多模光纤从标准上和设计上均以LED方式为基础，因此，由于两种发光器件传输方式的不同，必须对光纤本身进行改造，以适应光源的变化。因此，ISO/IEC 11801着手制定了新的多模光纤标准等级，即OM3类别，并在2002年9月正式颁布。

　　随着以太网技术的发展、局域网的速率升级，10GbE使用的光纤必须具有更高的传输带宽和更长的传输距离。其主要特点如下：一、工作波长为850nm的新型50/125μm渐变型（GI）；二、不同于传统50/125μm光纤纤芯的梯度折射率分布,它将带宽的正态分布曲线峰值从980nm转移到850nm处[3]。带宽曲线峰值居中是为了它能够覆盖850nm和1300nm两个窗口，因为所有的电子器件已习惯使用850nm或1300nm的光源。三、配用850nm的垂直腔面发射激光器(VCSEL)光源，新型50/125μm光纤的“激光带宽”为2000MHz·km，可以支持10Gbit/s以太网单通道传输300m。四、由于用“激光带宽”代替了传统的“模带宽”，对相应参数的测量也从传统的“满注入法(OFL，OverfilledLaunch)”改成了“限模注入（RML，RestrictedModeLaunch）”新方法。

3、Maxband－万兆以太网多模光纤
　　普通50/125mm多模光纤无法满足上述要求，其主要原因在于：一、纤芯折射率分布的不完美。普通多模光纤由于预期使用于LED光源的网络，在满注入条件下，脉冲能量主要分布在中间模式群，高阶模式群和低阶模式群的影响相对不明显。但在DMD测试中，在不同的入射位置，这些高阶模式群和低阶模式群的影响将导致光脉冲变形和分裂。二、光纤的中心凹陷。光纤的中心凹陷是指在纤芯中心的折射率明显下降的现象。这种凹陷和光纤的制造过程有关。这种中心凹陷将极大地影响光纤的传输特性，降低光纤的性能[4]。

　　因此精确控制光纤的折射率分布和消除中心凹陷是超贝光纤——即10Gigabit以太网多模光纤——研发的主要任务。长飞公司使用PCVD方法生产光纤预制棒。PCVD是制造多模光纤的最优方法，具有沉积层数多，剖面控制精确的特点，其几千层的沉积过程能够有效的控制沉积层的搀杂量以获得与理论要求完全符合的折射率分布。同时在融缩过程中，通过控制可以避免中心凹陷现象的出现使得其实际折射率分布和理论值吻合的非常好。

　　有了对折射率分布曲线的精确控制,多模光纤的性能就能得到极大的提高,图1是部分激光器优化多模光纤850nm波长带宽的统计结果。通过优化工艺过程，仔细控制波导结构，消除中心缺陷，测试表明光纤850nm的满注入带宽97%以上大于750MHz.km，带宽大于3000MHz.km的光纤比例也达到47％以上。图2是一典型的差分模迟延测试结果。可以发现，所拉制光纤的满注入带宽和DMD测试结果完全符合TIA/EIA-492AAAC标准[5]。长飞公司提供的激光器优化多模光纤产品，即超贝