La fibra óptica multimodo es un tipo de fibra óptica que se utiliza principalmente para comunicaciones en distancias cortas, como dentro de un edificio o en un campus. Los enlaces multimodo se pueden utilizar para velocidades de datos de hasta 800 Gbit/s. La fibra multimodo tiene un diámetro de núcleo bastante grande que permite la propagación de múltiples modos de luz y limita la longitud máxima de un enlace de transmisión debido a la dispersión modal . El estándar G.651.1 define las formas más utilizadas de fibra óptica multimodo.
Los equipos utilizados para las comunicaciones a través de fibra óptica multimodo son menos costosos que los utilizados para las comunicaciones a través de fibra óptica monomodo . [1] Los límites típicos de velocidad de transmisión y distancia son 100 Mbit/s para distancias de hasta 2 km ( 100BASE-FX ), 1 Gbit/s hasta 1000 m y 10 Gbit/s hasta 550 m. [2]
Debido a su alta capacidad y confiabilidad, la fibra óptica multimodo generalmente se utiliza para aplicaciones troncales en edificios. Cada vez más usuarios están aprovechando los beneficios de la fibra para acercarlos al usuario al instalar fibra en el escritorio o en la zona. Las arquitecturas que cumplen con los estándares, como el cableado centralizado y la fibra hasta el gabinete de telecomunicaciones, ofrecen a los usuarios la posibilidad de aprovechar las capacidades de distancia de la fibra al centralizar los dispositivos electrónicos en las salas de telecomunicaciones, en lugar de tener dispositivos electrónicos activos en cada piso.
La fibra multimodo se utiliza para transportar señales de luz hacia y desde equipos de espectroscopia de fibra óptica en miniatura (espectrómetros, fuentes y accesorios de muestreo) y fue fundamental en el desarrollo del primer espectrómetro portátil.
La fibra multimodo también se utiliza cuando se deben transmitir altas potencias ópticas a través de una fibra óptica, como en la soldadura láser .
La principal diferencia entre la fibra óptica multimodo y la monomodo es que la primera tiene un diámetro de núcleo mucho mayor , típicamente de 50 a 100 micrómetros, mucho mayor que la longitud de onda de la luz transportada en ella. Debido al gran núcleo y también a la posibilidad de una gran apertura numérica , la fibra multimodo tiene una mayor capacidad de "captación de luz" que la fibra monomodo. En términos prácticos, el mayor tamaño del núcleo simplifica las conexiones y también permite el uso de electrónica de menor costo, como diodos emisores de luz (LED) y láseres emisores de superficie de cavidad vertical (VCSEL) que operan en las longitudes de onda de 850 nm y 1300 nm (las fibras monomodo utilizadas en telecomunicaciones generalmente operan a 1310 o 1550 nm [3] ). Sin embargo, en comparación con las fibras monomodo, el límite del producto ancho de banda-distancia de la fibra multimodo es menor. Debido a que la fibra multimodo tiene un tamaño de núcleo mayor que la fibra monomodo, admite más de un modo de propagación ; Por lo tanto, está limitado por la dispersión modal , mientras que el modo único no lo está.
Las fuentes de luz LED que se utilizan a veces con la fibra multimodo producen una gama de longitudes de onda y cada una de ellas se propaga a diferentes velocidades. Esta dispersión cromática es otro límite a la longitud útil del cable de fibra óptica multimodo. Por el contrario, los láseres que se utilizan para accionar las fibras monomodo producen luz coherente de una única longitud de onda. Debido a la dispersión modal, la fibra multimodo tiene tasas de propagación de pulsos más altas que la fibra monomodo, lo que limita la capacidad de transmisión de información de la fibra multimodo.
Las fibras monomodo se utilizan a menudo en investigaciones científicas de alta precisión porque al restringir la luz a un solo modo de propagación se puede enfocar en un punto intenso y de difracción limitada .
El color de la cubierta se utiliza a veces para distinguir los cables multimodo de los monomodo. La norma TIA-598C recomienda, para aplicaciones no militares, el uso de una cubierta amarilla para la fibra monomodo y naranja o aguamarina para la fibra multimodo, según el tipo. [4] Algunos proveedores utilizan el violeta para distinguir la fibra de comunicaciones OM4 de mayor rendimiento de otros tipos. [5]
Las fibras multimodo se describen por sus diámetros de núcleo y revestimiento . Por lo tanto, la fibra multimodo de 62,5/125 μm tiene un tamaño de núcleo de 62,5 micrómetros (μm) y un diámetro de revestimiento de 125 μm. La transición entre el núcleo y el revestimiento puede ser brusca, lo que se denomina perfil de índice escalonado , o una transición gradual, lo que se denomina perfil de índice graduado . Los dos tipos tienen diferentes características de dispersión y, por lo tanto, diferentes distancias de propagación efectivas. [6] Las fibras multimodo pueden construirse con un perfil de índice escalonado o graduado . [7]
Además, las fibras multimodo se describen utilizando un sistema de clasificación determinado por la norma ISO 11801 —OM1, OM2 y OM3— que se basa en el ancho de banda modal de la fibra multimodo. OM4 (definido en TIA-492-AAAD) se finalizó en agosto de 2009, [8] y fue publicado a fines de 2009 por la TIA . [9] El cable OM4 admite enlaces de 125 m a 40 y 100 Gbit/s. Las letras OM significan "multimodo óptico".
Durante muchos años, la fibra multimodo de 62,5/125 μm (OM1) y la fibra multimodo convencional de 50/125 μm (OM2) se utilizaron ampliamente en aplicaciones locales. Estas fibras admiten fácilmente aplicaciones que van desde Ethernet (10 Mbit/s) hasta Gigabit Ethernet (1 Gbit/s) y, debido a su tamaño de núcleo relativamente grande, eran ideales para su uso con transmisores LED. Las implementaciones más nuevas a menudo utilizan fibra multimodo de 50/125 μm optimizada por láser (OM3). Las fibras que cumplen con esta designación proporcionan un ancho de banda suficiente para admitir 10 Gigabit Ethernet hasta 300 metros. Los fabricantes de fibra óptica han refinado enormemente su proceso de fabricación desde que se emitió esa norma y se pueden fabricar cables que admitan 10 GbE hasta 400 metros. La fibra multimodo optimizada por láser (LOMMF) está diseñada para su uso con VCSEL de 850 nm.
Las fibras de grado FDDI más antiguas, OM1 y OM2 se pueden utilizar para Ethernet de 10 Gigabit a través de 10GBASE-LRM. Sin embargo, esto requiere que la interfaz SFP+ admita la compensación de dispersión electrónica (EDC), por lo que no todos los conmutadores, enrutadores y otros equipos pueden utilizar estos módulos SFP+.
La migración a LOMMF/OM3 se ha producido a medida que los usuarios se actualizan a redes de mayor velocidad. Los LED tienen una tasa de modulación máxima de 622 Mbit/s [ cita requerida ] porque no se pueden encender/apagar lo suficientemente rápido como para admitir aplicaciones de mayor ancho de banda. Los VCSEL son capaces de modular a más de 10 Gbit/s y se utilizan en muchas redes de alta velocidad.
Algunas velocidades de Ethernet de 200 y 400 Gigabit (por ejemplo, 400GBASE-SR4.2 ) utilizan multiplexación por división de longitud de onda (WDM) incluso para fibra multimodo [10] , lo que está fuera de la especificación para OM4 y versiones inferiores. En 2017, TIA e ISO estandarizaron OM5 para WDM MMF, especificando no solo un ancho de banda modal mínimo para 850 nm, sino una curva que abarca desde 850 a 953 nm.
Los cables a veces se pueden distinguir por el color de la cubierta: para 62,5/125 μm (OM1) y 50/125 μm (OM2), se recomiendan cubiertas de color naranja, mientras que se recomienda el color aguamarina para la fibra OM3 y OM4 "optimizada para láser" de 50/125 μm. [4] Algunos proveedores de fibra utilizan violeta para "OM4+". OM5 está oficialmente coloreado de verde lima .
Los perfiles de potencia VCSEL, junto con las variaciones en la uniformidad de la fibra, pueden causar dispersión modal, que se mide mediante el retardo modal diferencial (DMD). La dispersión modal es causada por las diferentes velocidades de los modos individuales en un pulso de luz. El efecto neto hace que el pulso de luz se propague a lo largo de la distancia, lo que introduce interferencia entre símbolos . Cuanto mayor sea la longitud, mayor será la dispersión modal. Para combatir la dispersión modal, la fibra LOMMF se fabrica de manera que elimine las variaciones en la fibra que podrían afectar la velocidad a la que puede viajar un pulso de luz. El perfil del índice de refracción se mejora para la transmisión VCSEL y para evitar la propagación del pulso. Como resultado, las fibras mantienen la integridad de la señal a lo largo de distancias más largas, maximizando así el ancho de banda.
La norma IEC 61280-4-1 (ahora TIA-526-14-B) define el flujo encerrado que especifica los tamaños de inyección de luz de prueba (para varios diámetros de fibra) para garantizar que el núcleo de la fibra no esté demasiado lleno ni demasiado lleno para permitir mediciones de pérdida de enlace más reproducibles (y menos variables). [22]