浅谈限模注入光纤跳线

    8/9/2004，作者 万助军博士 　限模注入跳线（Mode-Conditioning Patchcord，MCP）是伴随千兆以太网的规模应用而出现的。该产品成功解决了在现有多模光纤线路上传输千兆单模光纤信号的问题，是新技术引入和保护现有投资需求折中的产物。Diamond、AFOP、Optokon、Megger、Advanced Interconnect，爱普迪等公司均能提供这种产品。
   以太网的发展经历了三个发展阶段：10M以太网，快速以太网（100M）以及千兆以太网。以太网向千兆速率的升级对传输媒质也提出了新的要求。千兆以太网分为短波长（850nm波段）的Gigabit-SX和长波长（1310nm波段）的Gigabit-LX两种，Gigabit-SX工作于多模光纤，而Gigabit-LX既可工作于单模光纤，也可工作于多模光纤。我们知道，多模光纤存在较大的模间色散（DMD），限制其传输的带宽距离乘积（单位MHz·Km）。对确定带宽的千兆以太网，即限制了其传输距离。
   如果半导体激光器LD的输出直接注入在多模光纤的中心，将产生较大的模间色散。而如果偏离光纤中心注入，将可能减小模间色散。这似乎有些矛盾，直观理解是，从光纤中心注入激励低阶模式较多，而偏离中心注入激励高阶模式较多，其实未必如此。我们知道，能够在多模光纤中传播的是一些特定的分立模式，而不是连续的模式，每个模式对应特定的电磁场分布。在多模光纤中传播的是这些模式按权重叠加的电磁场，反之，注入多模光纤中的电磁场将分解为各个模式，每个模式的权重即为注入电磁场按傅立叶级数展开的系数。因此只要适当优化激光注入的偏心距离，就可以得到比中心注入更好的模式分布，从而减少模间色散和增加传输距离。这就是限模注入的工作原理。限模注入将可以得到与LED注入多模光纤类似的模式分布。
　　限模注入跳线的一般做法是，将单模光纤与多模光纤适当偏心融接并密封保护起来，两头做成跳线，这样便于插拔使用，然后与另一根多模跳线组成Duplex跳线，如下图所示。限模注入跳线一般成对使用，也就是说，在多模光纤线路的另一端也需要一个Duplex的限模注入跳线与千兆以太网交换机连接。
　　　　　　
　　对于Gigabit-SX，因为只工作于多模光纤，在其光源内部已经做过限模注入处理，因此不需要外加限模注入跳线。对于Gigabit-LX，如果工作于单模光纤，也不需要限模注入。渐变折射率的50/125um多模光纤，已经对模间色散进行优化，工作于此类多模光纤的Gigabit-LX也不需要限模注入，特别是当线路并不很长时。
　　限模注入跳线应用场合是在已经铺设的多模光纤线路基础上升级至千兆以太网，多为62.5/125um多模光纤，也有少数50/125um的多模光纤。千兆以太网要求LD作光源而非LED，LD注入这些多模光纤时需要限模注入跳线来优化模间色散，可使千兆数据传输300米以上。限模注入跳线也不建议用于较短线路中，比如只有几十米的线路。