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Serie 101: LED vs. VCSEL

Mark Mullins

Dado que las redes de fibra de alta velocidad actuales utilizan transceptores de láser de emisión de superficie de cavidad vertical (VCSEL) de 850 nm, algunos pueden confundirse acerca de por qué las fuentes de luz de diodos emisores de luz (LED) se utilizan para la comprobación. Comprender las diferencias entre estas dos fuentes ciertamente aclarará las cosas un poco.

Una lección de historia

Cuando se introdujo la fibra por primera vez para 10 y 100 Mbps Ethernet, las fuentes de luz LED se usaban con fibra multimodo de 62,5 μm, también conocida como OM1. Con un tamaño de punto de aproximadamente 100 μm, una fuente de luz LED llenaba el núcleo de 62,5 μm de fibra OM1 y las dos funcionaron bien juntas durante varios años en aplicaciones de 10 y 100 Mbps. Sin embargo, con la necesidad de velocidades más altas, los LED ya no podían mantener el ritmo: su velocidad máxima de alrededor de 622 Mb/s significaba que no podían admitir una transmisión de 1 Gb/s o más alta.

Comparison of LED vs VCSEL vs Singlemode Laser

Una opción para admitir velocidades más altas era el tipo láser utilizado en aplicaciones de fibra monomodo, como los láseres tipo Fabry-Pérot, pero eran demasiado costosos para una transmisión de 1 Gb/s de alcance más corto sobre multimodo, y su diminuto tamaño de punto de aproximadamente 10 μm es poco práctico para cualquier cosa que no sea fibra monomodo.

Se desarrollaron VCSEL de 850 nm a bajo coste con mayor potencia concentrada y la capacidad de admitir velocidades de datos más altas como respuesta, pero con un tamaño de punto más pequeño (35 μm) comparado con un LED, requirieron un tamaño de núcleo más pequeño de fibra multimodo de 50μm. Y la fibra necesitaba optimizarse para su uso con los VCSEL. Fue entonces cuando se introdujo la fibra multimodo OM3 optimizada para láser, y posteriormente la fibra OM4 optimizada para láser con capacidades de ancho de banda aún mayores (consulte nuestro blog anterior sobre los OM).

¿Por qué la necesidad de láser optimizada? Los VCSEL no solo no llenan el núcleo de la fibra, sino que tampoco estimulan todos los modos (trayectorias de luz) en una fibra multimodo de la misma manera que lo hacen los LED. Los VCSEL tampoco estimulan todos los modos de manera uniforme: la potencia de un VCSEL fluctúa y puede variar de VCSEL a VCSEL. Como resultado, los VCSEL estimulan diferentes modos en diferentes momentos, lo que puede hacer que los pulsos de luz lleguen al receptor en diferentes momentos. La dispersión de estos pulsos, calculada como retardo de modo diferencial (DMD), afecta al ancho de banda negativamente. Para ayudar a minimizar DMD y maximizar el ancho de banda, la fibra multimodo optimizada para láser cuenta con un perfil de índice de refracción clasificado que garantiza que todos los modos lleguen al receptor casi al mismo tiempo.

Entonces, ¿por qué comprobar con LED?

Dado que los VCSEL son la última fuente de luz utilizada en una red de fibra activa, parece contradictorio que uno compruebe los enlaces de fibra usando fuentes de luz LED. Pero es realmente bastante sencillo.

En comparación con las fuentes de luz LED que sobrellenan el núcleo de la fibra y estimulan más nodos, el lanzamiento insuficiente de una fuente de luz VCSEL no estimula tantos modos. Durante la comprobación, esto puede causar imperfecciones en el núcleo de la fibra o eventos de alta pérdida como una conexión desalineada que podría ignorarse, lo que puede dar como resultado una medición de pérdida excesivamente optimista y la posibilidad de un enlace incorrecto de PASA. Es por eso que las normas del sector determinaron que un lanzamiento de LED sobrellenado con resultados pesimistas es la mejor opción.

Aunque los LED evitan la posibilidad de que pase un enlace defectuoso, cuando todos los modos (modos de orden superior que viajan desde el núcleo y modos de orden inferior que viajan cerca del núcleo) están estimulados, pueden provocar variaciones en la medición de pérdidas y resultados excesivamente pesimistas. En los enlaces de fibra multimodo avanzados de 40 y 100 Gig de hoy en día que cuentan con requisitos estrictos de pérdida, los resultados pesimistas no son una opción viable, e incluso variaciones menores pueden significar la diferencia entre PASA y FALLA.

VCSEL light Test – Pessimistic Result, Optimistic Result, Correct Result

La mejor forma de reducir la variabilidad y controlar las condiciones de lanzamiento para los resultados de comprobación más exactos y repetibles es con el método de comprobación de flujo restringido (Encircled Flux). Now required for multimode fiber testing by both TIA and ISO/IEC standards, EF testing more precisely launches the light to better match the laser launch condition of a VCSEL without underfilling the core and delivering overly optimistic loss measurements. El juego de comprobación de pérdida óptica CertiFiber® Pro de Fluke Networks es un comprobador compatible con EF.

Para obtener más información sobre la comprobación compatible con EF, descargue el documento técnico aquí.


 
 
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