¿Cuál es el surgimiento y desarrollo de la fibra óptica?
En 1970, Corning tomó la iniciativa en el desarrollo de la primera fibra de vidrio estacional del mundo con una atenuación inferior a 20 dB/km. Estos datos de 20 dB/km se consideraban el umbral de comunicación por fibra óptica en ese momento, que también estaba determinado por los cálculos del Dr. Kao Kun. En ese momento, la atenuación de las fibras de vidrio existentes era tan alta como 1000 dB/km, pero la atenuación era demasiado alta. No se puede utilizar para la comunicación. Poco después, en 1970, el primer láser semiconductor logró funcionar a temperatura ambiente. De esta manera, se espera que se resuelvan los problemas de las fuentes de luz y los medios de transmisión, ¡y el mundo entero está entusiasmado con ello! Desde entonces, ha comenzado la investigación sobre fibra óptica y comunicación por fibra óptica, y ha comenzado el desarrollo de la comunicación por fibra óptica moderna.
Cuando comenzó la investigación internacional sobre comunicaciones por fibra óptica, era el momento en que el Instituto de Correos y Telecomunicaciones de Wuhan se estaba preparando para su establecimiento. Por lo tanto, cuando se fundó el Instituto de Correos y Telecomunicaciones de Wuhan (WRI) (1974), se identificó la investigación de las comunicaciones por fibra óptica como su dirección principal. FiberHome Communication Technology Co., Ltd. fue fundada por WRI. La industria de cables y fibra óptica de FiberHome Communication Technology Co., Ltd. se desarrolló sobre la base del departamento de investigación de cables y fibras ópticas de WRI. En la actualidad, la industria del cable óptico de Optical Fiber Communication Technology Co., Ltd. se está desarrollando a pasos agigantados. Este artículo revisa brevemente la historia del desarrollo de la fibra óptica multimodo, uno de los principales productos de la comunicación por fibra óptica, y analiza. adelante a su tendencia de desarrollo.
2. Historia y desarrollo de la fibra óptica multimodo
Si analizamos los 30 años de desarrollo de la fibra óptica multimodo, se puede dividir a grandes rasgos en tres etapas principales.
La primera etapa, de 1971 a 1980, fue el período de investigación y desarrollo de la fibra óptica multimodo. Durante este período, el proceso tradicional de doble crisol se fue eliminando gradualmente en el mundo y se desarrollaron cuatro nuevos procesos de preformas de deposición química de vapor, como MCVD, OVD, VAD y PCVD. Desde fibra de vidrio de óxido multicomponente hasta fibra de vidrio estacional: se estudia la teoría de la transmisión y el diseño de la fibra multimodo, especialmente la optimización del proceso de preforma y la mejora de la fibra multimodo mediante el análisis de los resultados de medición del retardo de modo diferencial (DMD). El ancho de banda es una tecnología clave. . ? Se realizaron pruebas de campo de sistemas de comunicación de fibra óptica multimodo. Estableció el estándar de la industria para fibra multimodo con gradiente de 50/125 mm (en adelante denominada 50-MMF). El MMF de 50 mm se pone en producción en masa. ? De manera representativa, la planta de fibra óptica de Corning en Wilmington se puso en funcionamiento en junio de 1979, y la planta de fibra óptica AT&: Atlanta de T Company se amplió en abril de 1979 y se puso en funcionamiento al año siguiente. ? En 1980, la producción anual mundial de fibra óptica era inferior a 654,38 millones de kilómetros, el 100% de los cuales era fibra óptica multimodo. Este fue el comienzo de la industria de la fibra óptica. En los 20 años siguientes, la producción anual de MMF aumentó rápidamente, alcanzando los 4 millones de kilómetros en 2000 (ver Cuadro 1).
La segunda etapa, 1981 ~ 1995, es el período de desarrollo de la fibra óptica multimodo práctica y la adición continua de nuevas variedades. En todo el mundo se han establecido prácticos sistemas de comunicación troncales de fibra óptica que utilizan 50 MMF. Sin embargo, en los primeros años de este período (1983 ~ 1984), la tecnología de fibra óptica monomodo (fibra óptica G.652A) maduró y la posición de 50 MMF en el sistema de comunicación de fibra óptica troncal entre oficinas fue rápidamente reemplazada por fibra óptica única. -modo de fibra óptica. Desde entonces, 50-MMF se ha centrado en el campo de la transmisión de datos, utilizado principalmente en redes de área local. En ese momento, para reducir el costo de los sistemas de redes de área local tanto como fuera posible, se utilizaron ampliamente diodos emisores de luz (LED) baratos como fuentes de luz en lugar de costosos láseres semiconductores (LD). El ángulo de divergencia del LED es mucho mayor que el del LD, pero el diámetro del núcleo y la apertura numérica de 50φ-MMF en ese momento eran relativamente pequeños, lo que no favorecía un acoplamiento eficiente con el LED. Para facilitar la conexión y el acoplamiento, y aumentar la potencia óptica acoplada a la fibra, se han desarrollado internacionalmente fibras multimodo de gradiente con mayores diámetros de núcleo y mayores aperturas numéricas, como 62,5/125, 80/125, 100/140. . Poco después, 50 MMF perdió la mayor parte de su participación de mercado frente a la emergente fibra multimodo con gradiente de 62,5/125 mm. Sin embargo, debido a diversas razones, como la alta pérdida por flexión, el alto costo de fabricación y el diámetro especial del revestimiento, las fibras ópticas multimodo como 80/125 y 100/140 no se han utilizado ampliamente. Durante este período, la fibra óptica multimodo reemplazó gradualmente al alambre de cobre tradicional y al cable coaxial como medio físico elegido para los sistemas LAN modernos de ultra alta velocidad.
En la tercera etapa, de 1996 a 2002, la investigación y el desarrollo de la fibra óptica multimodo entró en su último período activo. Se espera que el período activo dure hasta 2010. ¿al mismo tiempo? Los sistemas LAN se están desarrollando a velocidades ultraaltas superiores a GB/S.
El IEEE adoptó el estándar Gigabit Ethernet en junio de 1998; En junio de 2002 se acababa de adoptar el estándar Ethernet de 10 Gb/s. Este sistema LAN de ultra alta velocidad debe utilizar láseres como fuentes de luz y una nueva generación de fibras ópticas multimodo de alto rendimiento. Además del estándar Ethernet de 10 Gb/s, existen muchos estándares industriales que adoptarán una nueva generación de fibra óptica multimodo (consulte la Tabla 3).
Corning de Estados Unidos, OFS de Lucent y Draka de Países Bajos han lanzado esta nueva generación de muestras de fibra óptica multimodo. La promulgación de varios estándares industriales proporciona una base unificada para el desarrollo, producción y aplicación de este tipo de fibra óptica. Más fabricantes de fibra óptica invertirán en el desarrollo y producción de fibras ópticas multimodo de nueva generación. Se prevé que el año posterior a 2002 será el período dorado para un mayor desarrollo de la fibra óptica multimodo.
3. Desarrollo y aplicación de fibra óptica multimodo para FiberHome Communications.
WRI es la primera empresa en China en utilizar el proceso MCVD para desarrollar fibra óptica multimodo de vidrio estacional. La Tabla 4 resume el desarrollo inicial de la fibra multimodo WRI.
Desde entonces, WRI ha aumentado su inversión en equipos de PCVD y en investigación de tecnología, y ha completado investigaciones sobre equipos de PCVD y tecnología de fabricación de varillas (1990). Investigación sobre el método PCVD de alta eficiencia para la tecnología de fabricación de preformas a gran escala (1992); investigación sobre el sistema de fabricación de preformas de fibra óptica PCVD larga (1995) y otros proyectos, y ha obtenido varias autorizaciones de patentes relacionadas. Los resultados de la investigación anterior han enriquecido enormemente la solidez técnica y el potencial de desarrollo de WRI en fibra óptica multimodo.
En 1996, mi país emitió e implementó el estándar industrial YD/T? 816-1996 Fibra óptica multimodo de gran apertura numérica y gran diámetro de núcleo redactado por WRI. La publicación e implementación de este estándar promueve el desarrollo estandarizado del mercado nacional de fibra de datos. Desde que WRI desarrolló con éxito la fibra óptica de datos 62,5/125 y aprobó la certificación ministerial en 1998, la fibra óptica se ha producido en masa en equipos PCVD de fabricación propia y ha aprobado la certificación. Los productos son de alta calidad y tienen buena reputación. Además de satisfacer la demanda interna, también se exporta a Corea del Sur, India y otros países, y es bien recibido por usuarios nacionales y extranjeros. Los sistemas de redes de área local construidos con cables ópticos producidos por WRI Data Fiber se utilizan ampliamente en instituciones, escuelas, fábricas y empresas de redes. Los beneficios económicos y sociales son significativos.
Desde su creación en 1999, FiberHome Communications ha considerado la industrialización de la fibra óptica multimodo como una tarea importante y ha implementado una estrategia de desarrollo de gran avance. En primer lugar, en la planta piloto original, al mejorar el rendimiento del equipo, agregar nuevos equipos PCVD y mejorar la tecnología de proceso, la producción y las ventas anuales de fibra óptica en 2001 aumentaron cinco veces en comparación con 1999. Al mismo tiempo, una nueva fábrica de fibra óptica en Wuhan Optics Valley, China, está a punto de entrar en producción. Además de la producción en masa de fibra óptica monomodo, la última generación de equipos PCVD también se utilizará para producir fibra óptica multimodo de alto rendimiento, y la capacidad de producción se incrementará de 4 a 5 veces con respecto a la base existente. ? En la investigación de la nueva generación de fibra óptica multimodo 50/125, la medición DMD es una tecnología indispensable. FiberHome Communications está completamente preparado. El personal de I+D recopiló y estudió información técnica relevante, compró equipos de medición DMD y estudió el proceso de eliminación de defectos RIP.
Cuatro. Resumen y perspectivas
Este artículo analiza el desarrollo de la fibra óptica multimodo en los últimos 30 años. Actualmente, es el último período activo para la investigación y el desarrollo de la fibra óptica multimodo. La fibra óptica multimodo se ha utilizado en redes de área local y otros sistemas de comunicación de corta distancia durante más de 20 años. Con la aceleración del proceso de informatización de la sociedad humana, la tasa de transmisión y la capacidad de estos sistemas también están aumentando rápidamente. A altas velocidades, las ventajas técnicas y económicas de los cables de fibra óptica son cada vez más evidentes en comparación con los cables coaxiales y los hilos de cobre. Por tanto, la aplicación de la fibra óptica multimodo en redes de área local seguirá expandiéndose. ? Además, debido al desarrollo de la nueva generación de fibra óptica multimodo 50/125, la aplicación de la fibra óptica multimodo no sólo se limitará a LAN, sino que también se utilizará ampliamente en redes de área de almacenamiento (SAN). y oficinas de conmutación de Red de Área Amplia/Red de Área Metropolitana (WAN/MAN) Interconexión de equipos de comunicación. La industria ha mostrado un gran interés en investigar diversas tecnologías nuevas para aumentar la capacidad de producción de MMF. Utilizando estas nuevas tecnologías, es posible aumentar decenas de veces el ancho de banda efectivo de MMF. Se predice que todavía habrá algunos avances tecnológicos nuevos después de la llegada de la nueva generación de fibra óptica multimodo.
¿Cabe destacar que en IEEE? Antes de la introducción del estándar Gigabit Ethernet 802.3z, la fibra monomodo rara vez se utilizaba en las redes de área local. Si bien se utiliza fibra óptica multimodo, el estándar también agrega fibra óptica monomodo tradicional para transmisión dentro de un rango de 5 kilómetros. ? En el estándar Ethernet de 10 Gb/s recientemente lanzado, la transmisión dentro de un radio de 40 km también incluye fibra óptica monomodo convencional.
Se prevé que a medida que mejoren las velocidades de la red y se amplíe el alcance de la red, se podrá utilizar fibra óptica monomodo más convencional o incluso fibra óptica monomodo más avanzada, como la fibra óptica de bajo pico de agua. Varias empresas han lanzado soluciones de transmisión de datos por fibra monomodo que funcionan en longitudes de onda cortas (850 nanómetros y 1200 nanómetros). Dado que la vida útil de la red de fibra óptica debería ser mucho mayor que 10 años, en algunos proyectos reales se han tendido cables ópticos híbridos de fibra multimodo y fibra monomodo, y la fibra monomodo se utiliza como fibra oscura para futuras actualizaciones. Una empresa extranjera ha lanzado un nuevo tipo de muestra de fibra óptica que combina fibra óptica multimodo y fibra óptica monomodo, denominada fibra óptica compuesta multimodo-monomodo (¿combinada? Fibra MM-SM). La fibra tiene un perfil de índice de refracción de núcleo convexo, es decir, un núcleo monomodo concéntrico con la fibra multimodo sobresale del centro de la fibra multimodo. Cuando ambos extremos de la fibra óptica están conectados a MMF, la fibra óptica funciona en modo multimodo; Cuando ambos extremos de la fibra están conectados a SMF, la fibra funciona en modo único. Ofrece una fácil actualización al modo único.
En un entorno LAN, el coste total de los sistemas multimodo es y seguirá siendo inferior al de los sistemas monomodo ahora y en el futuro. De 2000 a 2010, la cuota de mercado global de fibra óptica multimodo en redes de área local fue aproximadamente del 70%, con una tasa de crecimiento anual promedio de más del 21%. En el futuro mercado de LAN, la fibra óptica multimodo no sólo seguirá compitiendo con el cable de cobre, sino también con la fibra óptica de plástico y la fibra óptica monomodo. Esto requiere que los fabricantes de fibras ópticas multimodo sigan mejorando la productividad y reduzcan los costos de producción, mientras adoptan activamente nuevas tecnologías para desarrollar nuevos productos y soluciones que satisfagan las necesidades del mercado. FiberHome Communications tiene una larga y gloriosa historia de desarrollo en fibra óptica multimodo y tiene las ventajas de integrar sistemas optoelectrónicos (dispositivos optoelectrónicos), fibras ópticas y cables, estableciendo una plataforma para el despegue. Creemos que la industria de cables y fibra óptica de FiberHome Communications Technology Co., Ltd. seguirá adelante y creará mayor gloria.