Multimodevezel wint aan populariteit voor gebruik over korte afstanden met hoge snelheid

Nu de vraag naar gegevensoverdracht blijft stijgen, is de behoefte aan economische en efficiënte oplossingen voor communicatie over korte afstanden nog nooit zo groot geweest. Multimodevezel (MMF) is naar voren gekomen als de voorkeurskeuze voor bedrijfsnetwerken, datacenters en campusomgevingen, en biedt unieke voordelen die de kosten van apparatuur verlagen en tegelijkertijd de toepassingsgrenzen uitbreiden door continue technologische innovatie.

Multimodevezel dient als de hoeksteen voor gegevensoverdracht over korte afstanden en ondersteunt toepassingen binnen gebouwen of campusnetwerken. MMF kan datasnelheden tot 800 Gbit/s leveren en voldoet daarmee aan de moderne netwerkeisen voor hoge bandbreedte. In tegenstelling tot single-modevezel (SMF) heeft MMF een grotere kerndiameter waardoor meerdere lichtmodi tegelijkertijd kunnen worden voortgeplant. Dit ontwerp introduceert echter modale dispersie, wat de transmissieafstanden beperkt.

Ondanks deze beperking blijft MMF populair vanwege de kosteneffectiviteit. Apparatuur voor MMF-communicatie kost doorgaans aanzienlijk minder dan SMF-systemen. Qua prestaties kan MMF het volgende bereiken:

• 100 Mbit/s over 2 km (met behulp van de 100BASE-FX-standaard)
• 1 Gbit/s over 1.000 meter
• 10 Gbit/s over 550 meter

Met zijn hoge capaciteit en betrouwbaarheid dient MMF vaak als de backbone voor gebouwennetwerken. Steeds vaker breiden gebruikers vezels uit naar desktops of werkplekken om optimaal gebruik te maken van de optische voordelen. Gestandaardiseerde architecturen zoals gecentraliseerde bekabeling en vezel naar de telecombehuizing maken het mogelijk om elektronische apparatuur te concentreren in telecommunicatieruimten, waardoor actieve elektronica op elke verdieping wordt verminderd.

Naast netwerken speelt MMF een cruciale rol in:

• Optische signaaloverdracht voor miniatuurvezeloptische spectroscopische apparatuur
• Ontwikkeling van draagbare spectrometers
• Signaaloverdracht met hoog vermogen voor toepassingen zoals laserlassen

Het fundamentele verschil tussen MMF en SMF ligt in de kerndiameter. De grotere kern van MMF (doorgaans 50–100 µm) maakt het mogelijk dat meerdere lichtmodi zich voortplanten, waardoor de uitlijning en installatie worden vereenvoudigd en de kosten worden verlaagd. Dit maakt MMF ideaal voor gegevensoverdracht over korte tot middellange afstanden in bedrijfsnetwerken, datacenters en campusomgevingen, en ondersteunt datasnelheden tot 100 Gbps over afstanden die doorgaans variëren van 300 tot 550 meter (afhankelijk van het vezeltype: OM3, OM4, OM5).

MMF-systemen kunnen gebruikmaken van goedkopere lichtbronnen zoals LED's en vertical-cavity surface-emitting lasers (VCSEL's), waardoor de systeemkosten verder worden verlaagd en tegelijkertijd betrouwbare prestaties worden gehandhaafd. Deze werken bij golflengten van 850 nm en 1300 nm, vergeleken met de telecomgolflengten van SMF van 1310 nm of 1550 nm. De bandbreedte-afstandsproduct van MMF blijft echter lager dan die van SMF.

De grotere kerngrootte maakt MMF gevoelig voor modale dispersie, waarbij verschillende lichtmodi met verschillende snelheden reizen. Bovendien produceren LED-bronnen meerdere golflengten die zich met verschillende snelheden voortplanten, waardoor chromatische dispersie ontstaat - een andere factor die de lengte van de MMF-kabel beperkt. Daarentegen genereren SMF-lasers coherent licht met één golflengte.

Industriële standaarden onderscheiden MMF en SMF door middel van jasjeskleuren: geel voor SMF, oranje of aqua voor MMF (afhankelijk van het type), waarbij paars soms duidt op OM4-vezel met hogere prestaties.

MMF wordt gekenmerkt door kern- en mantel diameters (bijv. 62,5/125 µm) en kan zowel stapindex- als gradiëntindex-brekingsprofielen hebben, elk met verschillende dispersie-eigenschappen die de voortplantingsafstand beïnvloeden. De ISO 11801-standaard classificeert MMF als OM1, OM2, OM3, OM4 of OM5 op basis van modale bandbreedte.

Traditionele 62,5/125 µm (OM1) en 50/125 µm (OM2) vezels worden al jaren gebruikt in gebouwen, ter ondersteuning van toepassingen van 10 Mbit/s Ethernet tot 1 Gbit/s Gigabit Ethernet. Nieuwere implementaties gebruiken doorgaans lasergeoptimaliseerde 50/125 µm MMF (OM3), die 10 Gigabit Ethernet tot 300 meter ondersteunt. Fabrikanten hebben sindsdien processen verbeterd om 400 meter 10 GbE-ondersteuning mogelijk te maken.

De overgang naar lasergeoptimaliseerde MMF (LOMMF)/OM3 is versneld naarmate gebruikers upgraden naar hogere-snelheidsnetwerken. Terwijl LED's maximaal 622 Mbit/s modulatiesnelheden halen, ondersteunen VCSEL's meer dan 10 Gbit/s en voeden ze veel snelle netwerken.

Recente ontwikkelingen omvatten wavelength-division multiplexing (WDM) op MMF voor 200/400 Gigabit Ethernet, wat heeft geleid tot de standaardisatie van OM5-vezel in 2017 die golflengten van 850-953 nm ondersteunt.

Jasjeskleuren helpen bij het identificeren van MMF-typen: oranje voor OM1/OM2, aqua voor OM3/OM4, limoengroen voor OM5, waarbij sommige leveranciers paars gebruiken voor "OM4+"-varianten.

Modale dispersie - gemeten door middel van differentiële modetijdvertraging (DMD) - blijft een belangrijke uitdaging. LOMMF-productietechnieken minimaliseren nu vezelvariaties die de voortplanting van lichtpulsen beïnvloeden, waardoor brekingsindexprofielen worden verbeterd om de signaalintegriteit over langere afstanden te behouden.

De onderstaande tabel geeft een overzicht van de minimale transmissieafstanden van Ethernet-varianten over verschillende MMF-typen:

*Mode-conditioning patchkabel vereist