Fibra Óptica Multimodo Ganha Força para Uso de Alta Velocidade em Curta Distância

À medida que a demanda por transmissão de dados continua a aumentar, a necessidade de soluções de comunicação de curto alcance econômicas e eficientes nunca foi tão grande. A fibra multimodo (MMF) surgiu como a escolha preferida para redes empresariais, data centers e ambientes de campus, oferecendo vantagens exclusivas que reduzem os custos de equipamentos, ao mesmo tempo em que expandem os limites de aplicação por meio da inovação tecnológica contínua.

A fibra multimodo serve como a pedra angular para a transmissão de dados de curta distância, suportando aplicações em edifícios ou redes de campus. Capaz de fornecer taxas de dados de até 800 Gbit/s, a MMF atende aos requisitos modernos de rede para alta largura de banda. Ao contrário da fibra monomodo (SMF), a MMF apresenta um diâmetro de núcleo maior que permite que múltiplos modos de luz se propaguem simultaneamente. No entanto, este design introduz dispersão modal, que limita as distâncias de transmissão.

Apesar desta limitação, a MMF continua popular devido à sua relação custo-benefício. Os equipamentos para comunicação MMF normalmente custam significativamente menos do que os sistemas SMF. Em termos de desempenho, a MMF pode atingir:

• 100 Mbit/s em mais de 2 km (usando o padrão 100BASE-FX)
• 1 Gbit/s em mais de 1.000 metros
• 10 Gbit/s em mais de 550 metros

Com sua alta capacidade e confiabilidade, a MMF serve comumente como a espinha dorsal para redes de edifícios. Cada vez mais, os usuários estão estendendo a fibra para desktops ou áreas de trabalho para aproveitar totalmente as vantagens ópticas. Arquiteturas padronizadas, como cabeamento centralizado e fibra para o gabinete de telecomunicações, permitem que equipamentos eletrônicos sejam concentrados em salas de telecomunicações, reduzindo a eletrônica ativa em cada andar.

Além de redes, a MMF desempenha papéis críticos em:

• Transmissão de sinal óptico para equipamentos espectroscópicos de fibra óptica em miniatura
• Desenvolvimento de espectrômetros portáteis
• Transmissão de sinal óptico de alta potência para aplicações como soldagem a laser

A diferença fundamental entre MMF e SMF reside no diâmetro do núcleo. O núcleo maior da MMF (tipicamente 50–100 µm) permite que múltiplos modos de luz se propaguem, simplificando o alinhamento e a instalação, ao mesmo tempo em que reduz os custos. Isso torna a MMF ideal para transmissão de dados de curto a médio alcance em redes empresariais, data centers e ambientes de campus, suportando taxas de dados de até 100 Gbps em distâncias normalmente variando de 300 a 550 metros (dependendo do tipo de fibra: OM3, OM4, OM5).

Os sistemas MMF podem utilizar fontes de luz de baixo custo, como LEDs e lasers emissores de superfície de cavidade vertical (VCSELs), reduzindo ainda mais os custos do sistema, ao mesmo tempo em que mantêm um desempenho confiável. Estes operam em comprimentos de onda de 850 nm e 1300 nm, em comparação com os comprimentos de onda de telecomunicações de 1310 nm ou 1550 nm da SMF. No entanto, o produto largura de banda-distância da MMF permanece menor do que o da SMF.

O tamanho maior do núcleo torna a MMF suscetível à dispersão modal, onde diferentes modos de luz viajam em velocidades variadas. Além disso, as fontes de LED produzem múltiplos comprimentos de onda que se propagam em diferentes velocidades, causando dispersão cromática — outro fator que limita o comprimento do cabo MMF. Em contraste, os lasers SMF geram luz coerente de um único comprimento de onda.

Os padrões da indústria diferenciam MMF e SMF por meio de cores de revestimento: amarelo para SMF, laranja ou aqua para MMF (dependendo do tipo), com roxo às vezes indicando fibra OM4 de maior desempenho.

A MMF é caracterizada por diâmetros de núcleo e revestimento (por exemplo, 62,5/125 µm) e pode apresentar perfis refrativos de índice de passo ou índice graduado, cada um com propriedades de dispersão distintas que afetam a distância de propagação. O padrão ISO 11801 classifica a MMF como OM1, OM2, OM3, OM4 ou OM5 com base na largura de banda modal.

As fibras tradicionais de 62,5/125 µm (OM1) e 50/125 µm (OM2) têm servido interiores de edifícios por anos, suportando aplicações de Ethernet de 10 Mbit/s a Gigabit Ethernet de 1 Gbit/s. Implantações mais recentes normalmente usam MMF de 50/125 µm otimizada a laser (OM3), que suporta Ethernet de 10 Gigabit em até 300 metros. Os fabricantes desde então melhoraram os processos para permitir o suporte de 10 GbE de 400 metros.

A transição para MMF otimizada a laser (LOMMF)/OM3 acelerou à medida que os usuários atualizam para redes de maior velocidade. Enquanto os LEDs atingem no máximo taxas de modulação de 622 Mbit/s, os VCSELs suportam mais de 10 Gbit/s e alimentam muitas redes de alta velocidade.

Desenvolvimentos recentes incluem multiplexação por divisão de comprimento de onda (WDM) em MMF para Ethernet de 200/400 Gigabit, levando à padronização de 2017 da fibra OM5, suportando comprimentos de onda de 850-953 nm.

As cores do revestimento ajudam a identificar os tipos de MMF: laranja para OM1/OM2, aqua para OM3/OM4, verde limão para OM5, com alguns fornecedores usando roxo para variantes "OM4+".

A dispersão modal — medida por meio do atraso de modo diferencial (DMD) — continua sendo um desafio fundamental. As técnicas de fabricação LOMMF agora minimizam as variações da fibra que afetam a propagação do pulso de luz, aprimorando os perfis de índice de refração para manter a integridade do sinal em distâncias maiores.

A tabela abaixo resume as distâncias mínimas de transmissão das variantes Ethernet em vários tipos de MMF:

*Cabo de conexão de condicionamento de modo necessário