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	<title>专注福禄克测试仪销售与技术 &#187; DMD</title>
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		<title>什么是DMD现象？多模光纤的传输瓶颈</title>
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		<pubDate>Tue, 17 Jul 2012 04:34:58 +0000</pubDate>
		<dc:creator>深圳连讯</dc:creator>
				<category><![CDATA[技术专栏]]></category>
		<category><![CDATA[DMD]]></category>

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		<description><![CDATA[????? 众所周知，光缆系统在传输光信号时，离不开光收发器和光纤。光收发器的种类主要有两大类：发光二极管(LED)和激光发光器(Laser)。?虽然在性能上，激光发光器远远优于发光二极管，但是... ]]></description>
			<content:encoded><![CDATA[<div>
<p>????? 众所周知，光缆系统在传输光信号时，离不开光收发器和光纤。光收发器的种类主要有两大类：发光二极管<span style="font-family: Tahoma;">(LED)</span><span style="font-family: 宋体;">和激光发光器</span><span style="font-family: Tahoma;">(Laser)</span><span style="font-family: 宋体;">。?虽然在性能上，激光发光器远远优于发光二极管，但是由于制造成本的问题，使绝大多数局域网用户一直难以负担激光发光器的高昂价格。直到最近，一种新型发光器件垂直腔表面发光器</span><span style="font-family: Tahoma;">VCSELs(Vertical?cavity?surface?emitting?lasers)</span><span style="font-family: 宋体;">的出现，才解决了这个问题。</span><span style="font-family: Tahoma;">VCSELs</span><span style="font-family: 宋体;">吸收了激光发光器件的性能优势如响应速度高，传输光谱窄，和发光二极管的优势如藕合效率高及成本低廉。因此，采用低成本高性能的</span><span style="font-family: Tahoma;">VCSELs</span><span style="font-family: 宋体;">发光器件，配合多模光缆的方式可以传输高达</span><span style="font-family: Tahoma;">10Gb/s</span><span style="font-family: 宋体;">的信号。</span></p>
<p>　　但是，另一个问题又出现在用户面前，即传输距离。使用光缆的用户除了传输速率外，还对传输距离有要求。实验证明，传统多模光缆，不论是<span style="font-family: Tahoma;">50</span><span style="font-family: Times New Roman;">μ</span><span style="font-family: Tahoma;">m</span><span style="font-family: 宋体;">还是</span><span style="font-family: Tahoma;">62.5</span><span style="font-family: Times New Roman;">μ</span><span style="font-family: Tahoma;">m</span><span style="font-family: 宋体;">，虽然可以支持</span><span style="font-family: Tahoma;">10Gb/s</span><span style="font-family: 宋体;">的网络传输，但其支持距离都在</span><span style="font-family: Tahoma;">100</span><span style="font-family: 宋体;">米以内，这对网络主干的应用是根本无法满足的。</span></p>
<p>　　多模光纤的传输瓶颈<span style="font-family: Times New Roman;">——</span><span style="font-family: Tahoma;"><span class='wp_keywordlink'><a href=" http://www.faxytech.com/archives/dmd.html" title="DMD">DMD</a></span></span></p>
<p>　　为什么在<span style="font-family: Tahoma;">100Mbps</span><span style="font-family: 宋体;">时可以支持</span><span style="font-family: Tahoma;">2000</span><span style="font-family: 宋体;">米的多模光纤，在</span><span style="font-family: Tahoma;">1Gbps</span><span style="font-family: 宋体;">时只能支持</span><span style="font-family: Tahoma;">550</span><span style="font-family: 宋体;">米</span><span style="font-family: Tahoma;">?</span><span style="font-family: 宋体;">其主要原因正是由于多模光纤的</span><span style="font-family: Tahoma;"><span class='wp_keywordlink_affiliate'><a href="http://www.faxytech.com/tag/dmd" title="查看 DMD 的全部文章" target="_blank">DMD</a></span></span><span style="font-family: 宋体;">现象。经过测试，我们发现，多模光纤在传送光脉冲时，光脉冲在传送过程中会发散展宽，当这种发散状况严重到一定程度后，前后脉冲之间会相互叠加，使得接受端根本无法准确分辨每一个光脉冲信号</span><span style="font-family: Tahoma;">(</span><span style="font-family: 宋体;">见下图</span><span style="font-family: Tahoma;">)</span><span style="font-family: 宋体;">，这种现象我们称为</span><span style="font-family: Tahoma;">DMD(Differential?Mode?Delay)</span><span style="font-family: 宋体;">。产生的主要原因在于，多模光纤中同一个光脉冲包含多个模态分量，从光传输的角度看，每一个模态分量在光纤中传送所走的路径不同，例如，沿光纤中心直线传送的光分量，与通过光纤包层反射传送的光分量具有不同的路径。从电磁波角度看，在多模光纤内径中的这个三维空间内包含着很多模态</span><span style="font-family: Tahoma;">(300-1100)</span><span style="font-family: 宋体;">分量，其构成十分复杂。</span></p>
<p>　　当我们采用像<span style="font-family: Tahoma;">LED</span><span style="font-family: 宋体;">这样的发光器件时，面光源</span><span style="font-family: Tahoma;">LED</span><span style="font-family: 宋体;">发射的光充满在整个光纤中</span><span style="font-family: Tahoma;">(</span><span style="font-family: 宋体;">我们称为</span><span style="font-family: Tahoma;">overfilled</span><span style="font-family: 宋体;">模型</span><span style="font-family: Tahoma;">)</span><span style="font-family: 宋体;">。光能量均匀分布在所有的模态分量中。由于不同路径传送的光分量到达时间存在差异，因而光脉冲会逐渐变宽。但是，由于能量均匀分布，每一个光分量对整个光脉冲的影响反而很小，在技术上，我们将这种带宽称为</span><span style="font-family: Tahoma;">Overfilled?Launch?Bandwidth(OFB);</span><span style="font-family: 宋体;">当我们把</span><span style="font-family: Tahoma;">LED</span><span style="font-family: 宋体;">换成</span><span style="font-family: Tahoma;">Laser</span><span style="font-family: 宋体;">时，情况会变得不同，由于激光只包含很少几个模态分量，因而每个光分量携带的能量十分集中，这样一来每个光分量反而会对整个光脉冲产生重要的影响。举一个极端的例子，如果只存在两个模态分量，它们到达的时间不同，因而会导致整个光脉冲的严重发散。</span></p>
<p>　　由于<span style="font-family: Tahoma;">LED</span><span style="font-family: 宋体;">发光器件本身的性能局限，在</span><span style="font-family: Tahoma;">1Gbps</span><span style="font-family: 宋体;">以上的高速应用中，发光器件主要采用激光发光器件</span><span style="font-family: Tahoma;">,</span><span style="font-family: 宋体;">而传统多模光纤从标准上和设计上均以</span><span style="font-family: Tahoma;">LED</span><span style="font-family: 宋体;">方式为基础，因此，由于两种发光器件传输方式的不同，必须对光纤本身进行改造，以适应光源的变化。因此，</span><span style="font-family: Tahoma;">ISO/IEC?11801</span><span style="font-family: 宋体;">着手制定了新的多模光纤标准等级，即</span><span style="font-family: Tahoma;">OM3</span><span style="font-family: 宋体;">类别，并在</span><span style="font-family: Tahoma;">2002</span><span style="font-family: 宋体;">年</span><span style="font-family: Tahoma;">9</span><span style="font-family: 宋体;">月正式颁布。而</span><span style="font-family: Tahoma;">Avaya</span><span style="font-family: 宋体;">公司的</span><span style="font-family: Tahoma;"><span class='wp_keywordlink'><a href="http://www.faxytech.com/products/cabling-system/commscope" title="SYSTIMAX康普">SYSTIMAX</a></span>?SCS</span><span style="font-family: 宋体;">结构化布线系统中，已经先于国际标准推出了我公司的</span><span style="font-family: Tahoma;">OM3</span><span style="font-family: 宋体;">型多模光纤</span><span style="font-family: Tahoma;">-LazerSPEED</span><span style="font-family: 宋体;">解决方案，针对目前潜在的</span><span style="font-family: Tahoma;">10Gb/s</span><span style="font-family: 宋体;">网络应用。</span></p>
<p>　　<span style="font-family: Tahoma;">ISO</span><span style="font-family: 宋体;">标准中对多模光纤的重新分类，</span><span style="font-family: Tahoma;">OM1</span><span style="font-family: 宋体;">指目前传统</span><span style="font-family: Tahoma;">62.5</span><span style="font-family: Times New Roman;">μ</span><span style="font-family: Tahoma;">m</span><span style="font-family: 宋体;">多模光纤，</span><span style="font-family: Tahoma;">OM2</span><span style="font-family: 宋体;">指目前传统</span><span style="font-family: Tahoma;">50</span><span style="font-family: Times New Roman;">μ</span><span style="font-family: Tahoma;">m</span><span style="font-family: 宋体;">多模光纤，</span><span style="font-family: Tahoma;">OM3</span><span style="font-family: 宋体;">是新增的万兆光纤。注意光纤带宽指标的两种模式，</span><span style="font-family: Tahoma;">Overfilled?Launch?Bandwidth</span><span style="font-family: 宋体;">是针对</span><span style="font-family: Tahoma;">LED</span><span style="font-family: 宋体;">发光器件的匹配指标，而</span><span style="font-family: Tahoma;">Laser?Bandwidth</span><span style="font-family: 宋体;">是针对新型激光发光器件的匹配指标。</span><span style="font-family: Tahoma;">OM3</span><span style="font-family: 宋体;">光缆同时在两种模式下都进行了优化。另外一个需要注意的是传送波长的选择，</span><span style="font-family: Tahoma;">850nm</span><span style="font-family: 宋体;">还是</span><span style="font-family: Tahoma;">1300nm</span><span style="font-family: 宋体;">。虽然波长越长，性能会越好，但是发光器件的造价会成倍增长，因此，用户如果可能，尽量选择短波长应用系统以降低成本。例如，新型</span><span style="font-family: Tahoma;">VCSELs</span><span style="font-family: 宋体;">发光器件就是以短波长为应用环境，而标准</span><span style="font-family: Tahoma;">Laser</span><span style="font-family: 宋体;">发光器件主要用于长波长环境。</span></p>
<p>　　<span style="font-family: Tahoma;">OM3</span><span style="font-family: 宋体;">光纤的测试问题</span></p>
<p>　　<span style="font-family: Tahoma;">DMD</span><span style="font-family: 宋体;">测试的主要步骤是：采用一根</span><span style="font-family: Tahoma;">5</span><span style="font-family: Times New Roman;">μ</span><span style="font-family: Tahoma;">m</span><span style="font-family: 宋体;">的单模探针与被测</span><span style="font-family: Tahoma;">OM3</span><span style="font-family: 宋体;">光纤相连，通过单模探针不断向被测光纤发生光脉冲，与此同时，探针进行扫描移动，从光纤轴心向边缘移动，每次移动大约</span><span style="font-family: Tahoma;">1</span><span style="font-family: Times New Roman;">μ</span><span style="font-family: Tahoma;">m</span><span style="font-family: 宋体;">。在接收端，每个位置的光脉冲都会被记录并叠加在同一个时域图上以形成</span><span style="font-family: Tahoma;">DMD</span><span style="font-family: 宋体;">指标。到达光脉冲会由于不同路径产生时间差，同时由于光脉冲本身会发散，将这两方面的差异相加，根据标准比对，用以判定</span><span style="font-family: Tahoma;">OM3</span><span style="font-family: 宋体;">光纤是否满足标准。下图图示说明了这种测试的情况：</span></p>
<p>　　由于上述测试需要极其精密的设备，和测试方法。目前用户不可能在现场进行测试，只能由专门的实验室进行测试，<span style="font-family: Tahoma;">Avaya</span><span style="font-family: 宋体;">公司</span><span style="font-family: Tahoma;">SYSTIMAX</span><span style="font-family: 宋体;">实验室是目前少数几个可以进行上述测试的地方之一。值得高兴的是福禄克Fluke <span class='wp_keywordlink'><a href="http://www.faxytech.com/archives/dtx-1800.html" title="福禄克FLUKE DTX-1800">DTX-1800</a></span>加上自己独有的<span class='wp_keywordlink'><a href="http://www.faxytech.com/archives/dtx-xfm2.html" title="DTX系列光缆测试模块">DTX-SFM2</a></span>或者<span class='wp_keywordlink'><a href="http://www.faxytech.com/archives/dtx-xfm2.html" title="DTX系列分析仪仪光纤测试模块">DTX-MFM2</a></span>能够很好的进行OM3光纤的测试。</span></p>
<p>　　<span style="font-family: Tahoma;">OM3</span><span style="font-family: 宋体;">光纤的性能优势</span></p>
<p>　　由于用户在网络应用中面临的升级压力，从现在的<span style="font-family: Tahoma;">1Gb/s</span><span style="font-family: 宋体;">，到未来的</span><span style="font-family: Tahoma;">10Gb/s</span><span style="font-family: 宋体;">，如何针对现在的应用和实现未来平滑的升级过度，是每个用户都需要仔细考虑的问题。</span></p>
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