摘要：數據中心傳輸速率提升，對多模光纖性能提出了更高要求，多模光纖向高帶寬、抗彎曲、多波長方向發展，多模光纖與VCSEL激光器組合仍然是成本最低的高速短距互連方案，并行技術與SWDM技術相結合是未來多模光纖的主要應用方案。
關鍵詞：數據中心，多模光纖，OM5，SWDM
多模光纖主要用于數據中心，據統計，大型數據中心內部光互連傳輸帶寬的要求幾乎每兩年翻一番，這個速度是接入網、城域網和骨干網無法比擬的，率先采用400G光模塊的是數據中心。采用多模光纖的400G以太網標準400GBASE-SR16，400GBASE-SR8和400GBASE-SR4.2已經發布。
在傳輸速率提升的推動下，多模光纖的應用近幾年出現了三個重要變化：一是單波長已經達到25G、50G；二是并行技術（Parallel Optics Technology，采用MPO連接器）大量采用；三是短波波分復用（SWDM，Short Wavelength Division Multiplexing，見圖1）相關產業鏈逐步成熟。這些對多模光纖提出了新的要求，特別是多模光纖的幾何和帶寬性能，以及產品的一致性和均勻性。
十幾年來，多模光纖產業的發展是與VCSEL（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）激光器產業的發展高度關聯的，IEEE 802.3系列以太網標準把多模光纖和VCSEL激光器結合在一起，構成多種傳輸解決方案。
多模光纖已經發展到第5代，從OM1到OM5，具體的指標見表1。其中，OM3~OM5是基于VCSEL激光器作為光源設計的，增加了有效模式帶寬的指標。OM5光纖國際標準由ISO/IEC在2017年發布，增加了953nm的帶寬指標，為短波波分復用（SWDM）奠定了基礎。
| 光纖類別 | 芯徑（um） | 最小有效模式帶寬 （MHz.km） |
最小滿注入帶寬 （MHz.km） |
|||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 850nm | 953nm | 850nm | 953nm | 1300nm | ||
| OM1 | 62.5 | / | / | 200 | / | 500 |
| OM2 | 50 | / | / | 200 | / | 500 |
| OM3 | 50 | 2000 | / | 1500 | / | 500 |
| OM4 | 50 | 4700 | / | 3500 | / | 500 |
| OM5 | 50 | 4700 | 2470 | 3500 | 1850 | 500 |
根據 IEEE 802.3系列以太網標準，OM3~OM5光纖在10G~400G系統的傳輸距離見表2。在40G、100G、400G系統中，采用的并行技術和SWDM技術。
| 速率(Gb/s) | 標準 | 波長(nm) | 雙向通信 光纖數量 |
最大傳輸距離（m） | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 10 | 10GBASE-SR | 850 | 2 | 300 | 550 | 550 |
| 25 | 25GBASE-SR | 850 | 2 | 70 | 100 | 100 |
| 40 | 40GBASE-SR4 | 850 | 8 | 100 | 150 | 150 |
| 100 | 100GBASE-SR4 | 850 | 8 | 70 | 100 | 100 |
| 100GBASE-SR10 | 850 | 20 | 100 | 150 | 150 | |
| 400 | 400GBASE-SR16 | 850 | 32 | 70 | 100 | 100 |
| 400GBASE-SR8* | 850 | 16 | 70 | 100 | 100 | |
| 400GBASE-SR4.2* | 850，910 | 8 | 70 | 100 | 150 | |
多模光纖在性能上主要有三大發展趨勢：高帶寬、抗彎曲、多波長。
高帶寬主要通過平臺工藝優化、以及光纖折射率剖面和材料組分的優化來實現。采用PCVD工藝制成的光纖預制棒由數千層的沉積層組成，具有精確的折射率分布， PCVD工藝是制造高帶寬多模光纖的最佳工藝。
抗彎曲性能是通過下陷內包層的折射率剖面設計來實現的，抗彎曲多模光纖的折射率剖面見圖2。抗彎曲多模光纖與普通多模光纖宏彎性能比較見圖3。抗彎曲性能的顯著提升為數據中心復雜密集布線提供了更高的可靠性保障。
OM5光纖是第一種標準化的著眼于多波長應用的多模光纖。已經有很多關于OM3~OM5光纖在850nm之外波長的傳輸試驗報道，一些企業和科研單位主要開展了880nm、910nm、940nm、980nm、1060nm波長的傳輸測試，試驗結果表明：在880nm~1060nm波長范圍內，OM5光纖的傳輸距離明顯優于OM4光纖。多波長應用的多模光纖，以及相關VCSEL激光器的發展還只是個開始，未來，這個領域的開拓還會不斷深入。
多模光纖與VCSEL激光器組合依然是成本最低的高速短距互聯方案。并行技術與SWDM技術結合可以大幅提高多模光纖系統傳輸容量，為數據中心高速傳輸提供了解決方案。所以，多模光纖仍然具有很長的生命期。多模光纖的用量、特別是高端多模光纖（OM3~OM5）的用量將持續增長。SWDM產業鏈在未來幾年將逐步成熟，SWDM技術也將在未來幾年獲得規模應用，OM5光纖的用量將快速增長。
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