У свету оптичке комуникације, избор таласне дужине светлости је као подешавање радио фреквенције и избор канала. Само избором правог „канала“ сигнал се може јасно и стабилно преносити. Зашто неки оптички модули имају даљину преноса од само 500 метара, док други могу да се простиру стотинама километара? Мистерија лежи у „боји“ тог светлосног снопа – тачније, таласној дужини светлости.
У модерним оптичким комуникационим мрежама, оптички модули различитих таласних дужина играју потпуно различите улоге. Три основне таласне дужине од 850nm, 1310nm и 1550nm чине основни оквир оптичке комуникације, са јасном поделом рада у погледу удаљености преноса, карактеристика губитака и сценарија примене.
1. Зашто су нам потребне вишеструке таласне дужине?
Основни узрок разноликости таласних дужина у оптичким модулима лежи у два главна изазова у преносу оптичких влакана: губитку и дисперзији. Када се оптички сигнали преносе кроз оптичка влакна, долази до слабљења (губитка) енергије због апсорпције, расејања и цурења медијума. Истовремено, неуједначена брзина простирања различитих компоненти таласне дужине узрокује ширење (дисперзију) импулса сигнала. То је довело до решења са више таласних дужина:
• Опсег од 850 нм:углавном ради у вишемодним оптичким влакнима, са преносним даљинама које се обично крећу од неколико стотина метара (као што је ~550 метара), и главна је снага за пренос на кратке удаљености (као што је унутар дата центара).
• Опсег од 1310 нм:показује карактеристике ниске дисперзије у стандардним једномодним влакнима, са преносним даљинама до десетина километара (као што је ~60 километара), што га чини окосницом преноса на средње даљине.
• Опсег од 1550 нм:Са најнижом стопом слабљења (око 0,19 dB/km), теоретска удаљеност преноса може прећи 150 километара, што га чини краљем преноса на велике, па чак и ултра велике удаљености.
Успон технологије мултиплексирања са поделом таласних дужина (WDM) значајно је повећао капацитет оптичких влакана. На пример, двосмерни оптички модули са једним влакном (BIDI) постижу двосмерну комуникацију на једном влакну коришћењем различитих таласних дужина (као што је комбинација 1310nm/1550nm) на крајевима предаје и пријема, значајно штедећи ресурсе влакана. Напреднија технологија мултиплексирања са поделом густих таласних дужина (DWDM) може постићи веома уски размак таласних дужина (као што је 100GHz) у одређеним опсезима (као што је O-опсег 1260-1360nm), а једно влакно може подржати десетине или чак стотине канала таласних дужина, повећавајући укупни капацитет преноса на ниво Tbps и у потпуности ослобађајући потенцијал оптичких влакана.
2. Како научно одабрати таласну дужину оптичких модула?
Избор таласне дужине захтева свеобухватно разматрање следећих кључних фактора:
Даљина преноса:
Кратка удаљеност (≤ 2 км): пожељно 850 нм (вишемодно влакно).
Средња удаљеност (10-40 км): погодно за 1310 нм (једномодно влакно).
Велике удаљености (≥ 60 км): мора се одабрати 1550 нм (једномодно влакно) или користити у комбинацији са оптичким појачалом.
Захтев за капацитет:
Конвенционално пословање: Довољни су модули са фиксном таласном дужином.
Велики капацитет, пренос високе густине: Потребна је DWDM/CWDM технологија. На пример, 100G DWDM систем који ради у O-опсегу може да подржи десетине канала таласних дужина високе густине.
Трошкови разматрања:
Модул са фиксном таласном дужином: Почетна јединична цена је релативно ниска, али је потребно имати на лагеру више модела резервних делова са таласним дужинама.
Модул са подесивом таласном дужином: Почетна инвестиција је релативно висока, али кроз подешавање софтвера, може покрити више таласних дужина, поједноставити управљање резервним деловима и на дужи рок смањити сложеност и трошкове рада и одржавања.
Сценарио примене:
Међусобно повезивање дата центара (DCI): DWDM решења високе густине и мале потрошње енергије су мејнстрим.
5G фронтхаул: Са високим захтевима за цену, латенцију и поузданост, индустријски дизајнирани једно-оптички двосмерни (BIDI) модули су чест избор.
Мрежа пословног парка: У зависности од захтева за удаљеност и пропусни опсег, могу се одабрати CWDM модули мале снаге, средње до кратке удаљености или модули фиксне таласне дужине.
3. Закључак: Технолошка еволуција и будућа разматрања
Технологија оптичких модула наставља да се брзо развија. Нови уређаји као што су прекидачи за селекцију таласних дужина (WSS) и течни кристали на силицијуму (LCoS) покрећу развој флексибилнијих архитектура оптичких мрежа. Иновације усмерене на одређене опсеге, као што је O-опсег, стално оптимизују перформансе, као што је значајно смањење потрошње енергије модула уз одржавање довољне маргине оптичког односа сигнал-шум (OSNR).
У будућој изградњи мреже, инжењери не само да морају прецизно израчунати даљину преноса при одабиру таласних дужина, већ и свеобухватно проценити потрошњу енергије, прилагодљивост температури, густину распоређивања и трошкове рада и одржавања током целог животног циклуса. Високо поуздани оптички модули који могу стабилно да раде десетинама километара у екстремним условима (као што је -40 ℃ јака хладноћа) постају кључна подршка за сложена окружења за распоређивање (као што су удаљене базне станице).
Време објаве: 18. септембар 2025.