多模光纖Multimode Fiber(MMF)的演變與未來

光通訊屬於有線通訊的一種,利用光與光纖傳遞資訊的方式,透過光調變後便能攜帶資訊。自1980年發展以來,對電信工業產生了革命性作用,因其具有傳輸速度快、保密性高、傳輸容量大等特點。

 

國際標準ISO/IEC 11801的規範

多模光纖以“OM”為開頭,單模光纖則採用“OS”。

多模光纖的命名方式,是電信行業協會(Telecommunications Industry Association, TIA)根據國際標準ISO/IEC 11801而定。

不同類型多模光纖的最小頻寬(Minimum Bandwidth Wavelength, MBW)要求如下:

多模光纖
類型
MMF
核心層直徑
(μm)
滿溢頻寬(Overfilled)
(MHz.km)
雷射頻寬(Laser)
(MHz.km)
衰減係數(Attenuations)
(dB/km)
850nm 1300nm 850nm 850nm 1300nm
OM1 62.5 200 500 未指定 3.5 1.5
OM2 50 500 500 未指定 3.5 1.5
OM3 50 1500 500 2000 3.0 1.5
OM4 50 3500 500 4700 3.0 1.5
OM5 50 3500 500 4700 3.0 1.5

其中,滿溢頻寬和雷射頻寬的差異為光源,滿溢以發光二極體LED檢驗,而雷射使用的光源,則為垂直共振腔面射型雷射(Vertical Cavity Surface Emitting Laser, VCSEL)。

 

多模光纖的分類和比較

多模光纖相對於單模光纖,核心層直徑較大(≥50μm),可傳輸多個模式光束,有模間色散現象,因此傳輸距離較短,單模光纖則相反。《延伸閱讀:多模、單模光纖有什麼不同?8大主要差異

隨著時間推移和技術進步,多模光纖從核心層直徑、光源、資料傳輸速率等各個層面皆有所提升。

各類多模光纖的物理特性、傳輸距離、應用情景如下:

  • 物理特性:

多模光纖
類型MMF
核心層直徑
(μm)
光源 頻寬
(MHz.km)
常用
資料傳輸率
Data Rate
標準訂定
年份
850nm
OM1 62.5 LED 200 100 Mb/s 1989
OM2 50 LED 500 1 Gb/s 1998
OM3 50 VCSEL 2000 10 Gb/s 2003
OM4 50 VCSEL 4700 40 Gb/s
100 Gb/s
2009
OM5 50 VCSEL 4700 40 Gb/s
100 Gb/s
200 Gb/s
400 Gb/s
2016
  • 傳輸距離:

多模光纖類型
MMF
1Gb乙太網
1000BASE-SX
10Gb乙太網
10GBASE-SR
25Gb乙太網
25GBASE-SR
40Gb乙太網
40GBASE-SR4
40Gb乙太網
40GBASE-SWDM4
100Gb乙太網
100GBASE-SR10
OM1 275m 33m 未指定 未指定 未指定 未指定
OM2 550m 82m 未指定 未指定 未指定 未指定
OM3 550m 300m 70m 100m 240m 100m
OM4 550m 400m 100m 150m 350m 150m
OM5 550m 400m 100m 150m 440m 150m

備註:SWDM為利用波長分波多工( Wavelength Division Multiplexing, WDM)技術,或稱波長多工,延展了短波長(850nm-953nm)的使用範圍,即1纖芯支持4波長,降低光纖成本的同時,也增加了資料傳輸率。

  • 應用情景:

多模光纖類型
MMF
OM1 OM2 OM3 OM4 OM5
應用情景 區域網路 區域網路 都會網路 資料中心 大型資料中心

 

多模光纖的未來發展:

元宇宙的興起,推升了光纖的發展及高速網路的要求。在通訊技術上,追求低延遲、高速率傳輸數據,而在雲端上,追求運算及存儲的及時性,這些都相當仰賴資料傳輸速率。自OM3開始啟用的光源VSCEL,將波長為850nm的頻寬從OM2的500 MHz.km大幅提升至2000 MHz.km;而OM5採用的SWDM,允許在850nm至953nm內使用4個波長傳輸光通訊,在滿足高頻寬的情況下,也同時降低成本,未來光纖的發展指日可待。

 

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