Page 20 - 网络电信2024年12月刊
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光通信
分复用（SWDM）[6]，利用四个波长（850nm、880nm、910nm和 Δλ–激光器rms线宽
940nm）传输，SWDM收发器可提供40G和100G速率，每个波长的 λ–工作波长
速率是10Gb/s和25Gb/s。 S0–零色散斜率
λ0–零色散波长
随着VCSEL技术取得的进步，可通过单通道100G和200G的方 多模链路的传输性能（链路带宽）与工作波长密切相关。
案[7-9]，实现800Gb/s和1.6Tb/s的多模连接。在标准方面，IEEE 因为光纤的EMB值随工作波长变化，例如VCSEL波长如从850nm
802.3db定义了单通道100G的物理层规范[10]，TeraBit BiDi MSA 向870nm偏移，OM4的EMB将从4700MHz·km急剧下降到约3200
定义了单通道100G BiDi应用的规范。由于单通道100G对光纤的 MHz·km。其次是色散带宽也与光纤的工作波长相关，例如
带宽提出了更高要求，光收发器面临着传输距离的挑战。文章 910nm的光纤色散带宽小于850nm的色散带宽，对链路带宽的影
提出了HDR MMF的概念，支持高速率收发器实现更长的传输距离 响也更小。
[11-14]，相关的产品也已经商用[15]。 为了实现高速率传输的需求，BiDi技术是一种可行的方
案，信号通过两个波长（850nm和910nm）进行双向传输。BiDi
这种新型的波长扩展多模光纤定义了850nm和910nm两个 收发器的一个重要优势是可利用已部署MMF链路，通过收发器的
波长的模式带宽。为进一步明确该光纤在844～953nm范围内各 升级来提供更高数据速率和容量。客户使用BiDi方案时通常希
波长的模式带宽，我们使用Monta-Carlo方法模拟生成了10000 望能够保持原有多模收发器的传输距离，即OM3为70米，OM4为
个多模光纤的折射率分布，计算了它们在不同波长下模式带宽 100米。
值。基于带宽最小值建立了这些光纤在844～953nm带宽边界 单通道50G速率或以下时，BiDi技术可以满足这样的传输距
值。通过计算链路带宽（由光纤模式带宽和色散带宽共同决 离要求，但当系统演进到单通道100G速率时，传输距离会大幅
定），确定了光收发器不同波长的传输距离。最后搭建了实验 降低。Terabit BiDi MSA为并行多模光纤定义了800 Gb/s和1.6
平台，测试了这种光纤的传输性能，验证了其在高数速短距应 Tb/s 的光接口进行规范， 其中OM3和OM4传输距离低至45米和
用中的优势。 70米[5]。
与SWDM收发其相比，BiDi收发器在过去的十年里得到了更
2、用于高数据速率传输的MMF 广泛的应用，一个重要因素是使用标准OM4多模光纤就可以实现
BiDi收发器100米的传输，而不需要使用成本更高的OM5光纤。
2.1 多模方案的传输性能与工作波长的关系 在T比特时代，标准OM4光纤只能支持70米的传输距离，因此需
根据多模光纤在850nm波长处的有效模式带宽（EMB）不 要一种光纤既能支持100米的传输距离，又能实现低成本规模型
同，可分为OM2、OM3和OM4几种类型。其中OM3光纤在850nm 部署。
的EMB最小值为2000MHz·km，而OM4光纤的EMB更高，为4700
MHz·km。IEC 60793-2-10[16] 提供了840～953nm范围内OM3和 图4 Terabit BiDi MSA 中定义的OM3和OIM4传输距离
OM4的EMB最小带宽指导值，如图3所示。
图3 840～953nm OM3/4的最小带宽指导值
光纤链路的传输性能与光纤的模式带宽和光纤色散带宽相 为支持单通道100G的传输，需要设计更高带宽的VCSEL。
关 [10,17]，我们用链路带宽来表示，如下公式所示，色散带宽是 通常的方法是在量子阱中添加铟元素，以提高差分增益，但
光纤色散值和激光器线宽（∆λ）的函数。大多数VCSEL激光器 这种调整可能带来VCSEL中心波长的长波偏移 。[18] 当VCSEL的
的线宽要求为0.6nm，也有些特殊场景会定义不同的值，如0.58 工作波长偏移出850nm时，会出现模式带宽的快速下降，导致
nm和0.65nm。 链路带宽下降。IEEE 802.3db中850nm窗口的标称波长定义为
844～863nm，如实现100米的传输距离，链路带宽需要保持在18
GHz或以上。但实际商用100G VCSEL的中心波长约为860nm，范
围在850～870nm之间，超出了IEEE标准定义的850nm窗口。因此
标准多模光纤在VCSEL中心波长偏移时可能不能满足该要求。如
图5所示，OM4的链路带宽在波长大于863nm时降至18 GHz以下。
18 网络电信 二零二四年十二月
