VCSEL技术的一些挑战…
尽管 VCSEL 技术以较低的成本实现了优良的激光性能,但它并非没有挑战。其中一个最主要的就是要求光纤的光学特性与VCSEL发射体技术相匹配。为了更好地理解这里的内容和其它一些10 Gb/s联网技术所面临的技术障碍及相关的物理层问题,有必要复习一些光纤的基本知识。
到目前为止,根据测试的情况来看,大多数多模光纤的带宽特性都是通过发光二级管(LED)以过充满发送(Overfill Lauch)方式来实现的,该方式使用了光纤中的所有模式(即光线路径)。激光型发射(例如VCSEL)则仅仅使用了纤芯四周的一部分模。图3说明了不同光源在进入纤芯时光传播特性的差异。
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图3: 发光二级管(LED)和激光技术
图3中文字的英汉对照:
Light | 光线 |
Fiber Cladding | 光纤包层 |
Fiber Core | 纤芯 |
LED in multimode fiber | 多模光纤中的LED |
VCSEL in Multimode fiber | 多模光纤中的VCSEL |
Laser in Single mode fiber | 单模光纤中的激光 |
发光二级管(LED)的射线光束比光纤的核心半径宽,因此会充满整个纤芯。而对于激光技术来说,由于射线对准的精度高,因此光束仅在纤芯的中央传播。
VCSEL 射线光束完全在纤芯中传播。因为光束并没有充满纤芯,因此,根据光纤的特性,模态色散减小,光纤传输的信息量增加。
在传统多模光纤在制造过程中,在光纤纤芯(Fiber Core)的中心可能会产生有一些折射率缺陷,这些缺陷引发纤芯中心附近的光线传播速度的差异(Differential Mode Delay 差模延迟),此速度差异对LED光源来说影响甚小,但对VCSEL这类发射光线围绕着纤芯中心的技术则影响甚大。
一个重要突破:
通过改进光纤的生产技术,新一代的多模光纤解决了这一问题,新一代光纤的差模延迟(DMD)响应平缓而狭窄,因此可以将接收到的脉冲视为一个能量峰,接收器很容易进行探测。这种新的光纤与现有的基于发光二级管的网络设备是兼容的。