די 'קאָליר פּאַליטרע' אין דער פיברע אָפּטיש וועלט: פארוואס די טראַנסמיסיע דיסטאַנס פון אָפּטישע מאָדולן ווערייִרט זייער

אין דער וועלט פון פיבער-אפטישער קאמוניקאציע, איז די אויסוואל פון ליכט-וועלענלענג ווי ראדיא-פרעקווענץ טונינג און קאנאל אויסוואל. נאר דורך אויסקלויבן דעם ריכטיגן "קאנאל" קען דער סיגנאל קלאר און סטאביל ווערן טראנסמיטירט. פארוואס האבן געוויסע אפטישע מאדולן א טראנסמיסיע-דיסטאנץ פון בלויז 500 מעטער, בשעת אנדערע קענען זיך שפאנען איבער הונדערטער קילאָמעטער? די מיסטעריע ליגט אין דעם "קאליר" פון יענעם שטראל ליכט – מער גענוי, די וועלענלענג פון ליכט.

אין מאָדערנע אָפּטישע קאָמוניקאַציע נעטוואָרקס, שפּילן אָפּטישע מאָדולן פון פֿאַרשידענע כוואַליע לענגטס גאָר אַנדערע ראָלעס. די דריי קערן כוואַליע לענגטס פון 850 נם, 1310 נם, און 1550 נם פֿאָרמען דעם יסודותדיקן ראַם פֿון אָפּטישער קאָמוניקאַציע, מיט אַ קלאָרער טיילונג פֿון אַרבעט אין טערמינען פֿון טראַנסמיסיע דיסטאַנץ, פֿאַרלוסט קעראַקטעריסטיקס, און אַפּליקאַציע סצענאַרן.

1. פארוואס דארפן מיר קייפל כוואַליע לענגקטס?

די וואָרצל אורזאַך פון כוואַליע-לענג דייווערסיטי אין אָפּטישע מאָדולן ליגט אין צוויי הויפּט טשאַלאַנדזשיז אין פיברע אָפּטיש טראַנסמיסיע: אָנווער און דיספּערזשאַן. ווען אָפּטישע סיגנאַלן ווערן טראַנסמיטטעד אין אָפּטישע פיבערס, ענערגיע אַטענואַטיאָן (פאַרלוסט) אַקערז רעכט צו אַבזאָרפּשאַן, צעשפּרייטונג און ליקאַדזש פון די מעדיום. אין דער זעלביקער צייט, די אומגלייַך פאַרשפּרייטונג גיכקייַט פון פאַרשידענע כוואַליע-לענג קאָמפּאָנענטן פירט צו סיגנאַל פּולס בראָדאַנינג (דיספּערזשאַן). דאָס האט געגעבן אָנהייב צו מולטי כוואַליע-לענג סאַלושאַנז:

•850nm באַנד:ארבעט בעיקר אין מולטימאָד אָפּטישע פֿײַבערס, מיט טראַנסמיסיע דיסטאַנסן טיפּיש פֿון אַ פּאָר הונדערט מעטער (אַזאַ ווי ~550 מעטער), און איז די הויפּט קראַפט פֿאַר קורץ דיסטאַנס טראַנסמיסיע (אַזאַ ווי אין דאַטן צענטערס).

•1310nm באַנד:ווייזט נידעריקע דיספּערזשאַן קעראַקטעריסטיקס אין נאָרמאַל איין-מאָד פייבערז, מיט טראַנסמיסיע דיסטאַנסאַז ביז צו צענדליקער קילאָמעטערס (אַזאַ ווי ~60 קילאָמעטערס), מאכן עס די רוקן-ביין פון מיטל-דיסטאַנס טראַנסמיסיע.

•1550nm באַנד:מיט דער נידעריגסטער פארשוואַכונג ראטע (ארום 0.19dB/km), קען די טעאָרעטישע טראַנסמיסיע דיסטאַנץ איבערשטייגן 150 קילאָמעטער, מאַכנדיג עס דער מלך פון לאַנג-דיסטאַנץ און אפילו אולטראַ לאַנג דיסטאַנץ טראַנסמיסיע.

דער אויפשטייג פון ווייוולענגט דיוויזשאן מולטיפּלעקסינג (WDM) טעכנאָלאָגיע האט שטארק געוואקסן די קאַפּאַציטעט פון אָפּטישע פייבערס. למשל, איין פייבער ביידירעקשאַנאַל (BIDI) אָפּטישע מאָדולן דערגרייכן ביידירעקשאַנאַל קאָמוניקאַציע אויף איין פייבער דורך ניצן פאַרשידענע ווייוולענגטס (אַזאַ ווי 1310nm/1550nm קאָמבינאַציע) ביי די טראַנסמיטינג און ריסיווינג ענדס, וואָס שפּאָרט באַדייטנד פייבער רעסורסן. מער אַוואַנסירטע דענס ווייוולענגט דיוויזשאן מולטיפּלעקסינג (DWDM) טעכנאָלאָגיע קען דערגרייכן זייער שמאָל ווייוולענגט ספּייסינג (אַזאַ ווי 100GHz) אין ספּעציפֿישע באַנדס (אַזאַ ווי O-באַנד 1260-1360nm), און איין פייבער קען שטיצן דאַזאַנז אָדער אפילו הונדערטער ווייוולענגט טשאַנאַלז, וואָס פאַרגרעסערט די גאַנץ טראַנסמיסיע קאַפּאַציטעט צו די Tbps מדרגה און גאָר אַנטפּלעקט די פּאָטענציעל פון פייבער אָפּטיקס.

2. ווי אזוי וויסנשאפטלעך אויסצוקלײַבן די כוואַליע לענג פון אָפּטישע מאָדולן?

די אויסוואל פון כוואַליע-ברייט דאַרף אַ פולשטענדיקע באַטראַכטונג פון די פאלגענדע שליסל פאַקטאָרן:

טראַנסמיסיע דיסטאַנס:

קורצע דיסטאַנץ (≤ 2 קילאָמעטער): בעסער 850 נם (מולטימאָד פיברע).
מיטלערע דיסטאַנץ (10-40 קילאָמעטער): פּאַסיק פֿאַר 1310 נם (איינמאָד פיברע).
לאַנגע דיסטאַנץ (≥ 60 קילאָמעטער): 1550 נם (איינמאָד פיברע) מוז אויסגעקליבן ווערן, אָדער געניצט ווערן אין קאָמבינאַציע מיט אַן אָפּטישן אַמפּליפייער.

קאַפּאַציטעט פאָדערונג:

קאַנווענשאַנאַל געשעפט: פאַרפעסטיקט כוואַליע-לענג מאָדולן זענען גענוג.
גרויסע קאַפּאַציטעט, הויך-דענסיטי טראַנסמיסיע: DWDM/CWDM טעכנאָלאָגיע איז פארלאנגט. למשל, אַ 100G DWDM סיסטעם וואָס אַרבעט אין די O-באַנד קען שטיצן דאַזאַנז פון הויך-דענסיטי כוואַליע-לענג קאַנאַלן.

קאָסטן באַטראַכטונגען:

פיקסירטע כוואַליע-לענג מאָדול: דער אָנהייב פּרייַז איז לעפיערעך נידעריק, אָבער קייפל כוואַליע-לענג מאָדעלן פון רעזערוו טיילן דאַרפֿן זיין אין לאַגער.
טונאַבאַל כוואַליע לענג מאָדול: די ערשטע ינוועסטירונג איז לעפיערעך הויך, אָבער דורך ווייכווארג טונינג, קען עס דעקן קייפל כוואַליע לענגס, פאַרפּשוטערן רעזערוו טיילן פאַרוואַלטונג, און אין דער לאַנגער לויף, רעדוצירן אָפּעראַציע און וישאַלט קאָמפּלעקסיטי און קאָס.

אַפּליקאַציע סצענאַר:

דאַטן צענטער ינטערקאַנעקשאַן (DCI): הויך געדיכטקייט, נידעריק-מאַכט DWDM סאַלושאַנז זענען מיינסטרים.
5G פראָנטהאָל: מיט הויכע רעקווירעמענץ פֿאַר קאָסטן, לייטאַנסי און רילייאַבילאַטי, אינדוסטריעל גראַד דיזיינד איין פיברע ביידירעקשאַנאַל (BIDI) מאָדולן זענען אַ פּראָסט ברירה.
ענטערפּרייז פּאַרק נעץ: דעפּענדינג אויף דיסטאַנס און באַנדווידט רעקווייערמענץ, קענען נידעריק-מאַכט, מיטל צו קורץ דיסטאַנס CWDM אָדער פאַרפעסטיקט כוואַליע מאָדולן אויסגעקליבן ווערן.

3. מסקנא: טעכנאלאגישע עוואלוציע און צוקונפטיגע באטראכטונגען

די אָפּטישע מאָדול טעכנאָלאָגיע גייט ווייטער שנעל אין אַנטוויקלונג. נייע דעוויסעס ווי ווייוולענגט סעלעקטיוו סוויטשיז (WSS) און פליסיק קריסטאַל אויף סיליקאָן (LCoS) פירן די אַנטוויקלונג פון מער פלעקסאַבאַל אָפּטישע נעץ אַרכיטעקטורן. כידעשים וואָס צילן ספּעציפֿישע באַנדס, ווי די O-באַנד, אָפּטימיזירן קעסיידער די פאָרשטעלונג, ווי באַדייטנד רעדוצירן די מאָדול מאַכט קאַנסאַמשאַן בשעת מען האַלט גענוג אָפּטיש סיגנאַל-צו-ראַש פאַרהעלטעניש (OSNR) מאַרדזשין.

אין דער צוקונפטיגער נעץ קאנסטרוקציע, דארפן אינזשענירן נישט נאר גענוי אויסרעכענען די טראנסמיסיע דיסטאנץ ווען זיי קלייבן אויס וועוולענגטס, נאר אויך אויספירלעך אפשאצן די עלעקטריע קאנסומאציע, טעמפעראטור אדאפטאציע, דיפובליקאציע געדיכטקייט, און פולע לעבנסציקל אפעראציע און אויפהאלטונג קאסטן. הויך-פארלעסלעכקייט אפטישע מאדולן וואס קענען אפערירן סטאביל פאר צענדליגער קילאָמעטער אין עקסטרעמע סביבות (ווי -40 ℃ שטרענגע קעלט) ווערן א שליסל שטיצע פאר קאמפליצירטע דיפובליקאציע סביבות (ווי ווייטע באזע סטאנציעס).