Πολυπλεξία διαίρεσης μήκους κύματος (WDM), Μια τεχνολογία WDM που πολυπλέκει πολλά σήματα οπτικού φορέα σε μια ενιαία οπτική ίνα χρησιμοποιώντας διαφορετικά μήκη κύματος (δηλαδή χρώματα) φωτός λέιζερ. Αυτή η τεχνική επιτρέπει αμφίδρομες επικοινωνίες σε ένα μόνο σκέλος ίνας, που ονομάζεται επίσης διπλή όψη διαίρεσης μήκους κύματος, καθώς και πολλαπλασιασμό της χωρητικότητας. Η μετάδοση από συνδυασμένες πηγές διαχωρίζεται σε μια απομακρυσμένη τοποθεσία ανάλογα με τα επιμέρους μήκη κύματος με αποπολυπλεξία σε πολλαπλές ίνες. Η τεχνολογία WDM χρησιμοποιείται συχνά για να αναφέρεται σε προϊόντα φιλτραρίσματος που εκτελούν πολυπλεξία ή αποπολυπλεξία.


Τεχνολογία WDM χωρίζεται σε τρία διαφορετικά μοτίβα μήκους κύματος: Κανονικό WDM, Χοντρό WDM (CWDM) και Πυκνό WDM (DWDM).


Κανονικό WDM που αναφέρεται επίσης ως bi-di, simplex και single stand χρησιμοποιεί τα δύο κανονικά μήκη κύματος 1310nm και 1550nm σε ίνα.

Τεχνολογία WDM
Εικόνα 1: Τεχνολογία WDM

Coarse Wavelength Division Multiplexing, CWDM είναι μια συγκεκριμένη τεχνολογία WDM που ορίζεται από τη Διεθνή Ένωση Τηλεπικοινωνιών στη Σύσταση G.694.2 ITU-T Φασματικά πλέγματα για εφαρμογές WDM: πλέγμα μήκους κύματος CWDM. Το πλέγμα καθορίζεται ως 18 κεντρικά μήκη κύματος που ξεκινούν από 1271 nm και απέχουν μεταξύ τους 20 nm.

Πολυπλεξία διαίρεσης πυκνού μήκους κύματος, DWDM είναι μια συγκεκριμένη τεχνολογία WDM που ορίζεται από τη Διεθνή Ένωση Τηλεπικοινωνιών στη Σύσταση ITU-T G.694.1 Φασματικά δίκτυα για εφαρμογές WDM: Δίκτυο συχνότητας DWDM. Το πλέγμα καθορίζεται ως η συχνότητα σε THz, αγκυρωμένη στα 193.1 THz, με μια ποικιλία καθορισμένων αποστάσεων καναλιών από 12.5 GHz έως 200 GHz, μεταξύ των οποίων τα 100 GHz είναι κοινά. Στην πράξη, η συχνότητα DWDM συνήθως μετατρέπεται σε μήκος κύματος. Τα περισσότερα μήκη κύματος DWDM που χρησιμοποιούνται βρίσκονται στη ζώνη C, δηλαδή 1530 – 1565 nm.

MUX, Ένα προϊόν φιλτραρίσματος WDM που εκτελεί μια διαδικασία πολυπλεξίας ή συνδυασμού δύο ή περισσότερων οπτικών πηγών με διαφορετικά μήκη κύματος σε μία μόνο ίνα.

DEMUX, Ένα προϊόν φιλτραρίσματος που εκτελεί τη διαδικασία αποπολυπλεξίας ή διαχωρισμού της οπτικής μετάδοσης που αποτελείται από πολυπλεγμένα μήκη κύματος σε μεμονωμένες ίνες που έχουν αντιστοιχιστεί σε κάθε μήκος κύματος.

mux και demux
Εικόνα 2: Ροή σήματος MUX και DEMUX

Κοινό Λιμάνι, Για ένα προϊόν MUX, τα συνδυασμένα κανάλια μεταδίδονται από την κοινή θύρα. Για ένα DEMUX, τα συνδυασμένα κανάλια λαμβάνονται στην κοινή θύρα.

Θύρα επέκτασης ή αναβάθμισης  Για τα προϊόντα CWDM, κανονικά θα υπάρχει είτε αναβάθμιση είτε θύρα επέκτασης, αλλά όχι και τα δύο. Η θύρα αναβάθμισης ή express σε ένα CWDM MUX ή DEMUX χρησιμοποιείται για την προσθήκη, απόθεση ή διέλευση από επιπλέον κανάλια. Για παράδειγμα, σε μια πλευρά CWDM MUX, αυτή η θύρα θα παρέχει έναν τρόπο προσθήκης καναλιών μετάδοσης στο κύκλωμα ινών. Σε μια πλευρά CWDM DEMUX, η επέκταση ή η αναβάθμιση μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη διέλευση καναλιών κατάντη που δεν είναι τοπικά DEMUXED. Ή, μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την προσθήκη καναλιών επιστροφής σε ένα αμφίδρομο κύκλωμα.

Για προϊόντα DWDM, ο σκοπός μιας θύρας αναβάθμισης είναι να μπορεί να προσθέτει, να απορρίπτει ή να περνά μέσα από κανάλια DWDM της ζώνης C που δεν χρησιμοποιούνται ήδη, δηλαδή μόνο κανάλια που βρίσκονται στη ζώνη 1530-1565 nm. Εάν το προϊόν DWDM διαθέτει επίσης μια θύρα επέκτασης, τότε αυτή η θύρα χρησιμοποιείται συνήθως για πρόσθετα κανάλια που βρίσκονται εκτός της ζώνης C, όπως τα περισσότερα κανάλια CWDM.

Φίλτρο DWDM, Φίλτρο λεπτής μεμβράνης
Εικόνα 3: Διαδοχή φίλτρου DWDM στην τεχνολογία WDM

Λιμάνι παρακολούθησης, Τα προϊόντα WDM ενδέχεται να παρέχουν θύρες παρακολούθησης. Για την παρακολούθηση ενός δείγματος χαμηλής ισχύος του οπτικού σήματος που εμφανίζεται στην κοινή θύρα, συνήθως σε επίπεδο ισχύος 5% ή λιγότερο. Η θύρα παρακολούθησης μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την έγχυση σήματος εκτός ζώνης. Εάν το προϊόν έχει δύο θύρες παρακολούθησης για το ίδιο κύκλωμα, οι θύρες θα είναι κατευθυντικές. Η μία θύρα θα παρακολουθεί το σήμα μετάδοσης και η άλλη για το λαμβανόμενο σήμα. Εάν το κύκλωμα έχει μία μόνο θύρα παρακολούθησης, τότε είναι σχεδόν πάντα αμφίδρομη και θα παρακολουθεί τόσο τη μετάδοση όσο και τη λήψη οπτικών σημάτων.

Μήκος κύματος,Στην πρακτική WDM, μήκη κύματος όπως το μήκος κύματος ενός λέιζερ επικοινωνιών, οι προδιαγραφές μήκους κύματος για οπτικά φίλτρα και τα μήκη κύματος των καναλιών οπτικής μετάδοσης πάνω από ίνα δίνονται όλα ως λ, το μήκος κύματος σε νανόμετρα (nm) όπως θα συνέβαινε στο κενό.

Κέντρο μήκους κύματος, είναι το μήκος κύματος στο οποίο είναι κεντραρισμένο ένα συγκεκριμένο κανάλι σήματος. Η Διεθνής Ένωση Τηλεπικοινωνιών (ITU) έχει ορίσει το τυπικό πλέγμα οπτικών συχνοτήτων (κεντρική συχνότητα καναλιού) με απόσταση 100 GHz με βάση τη συχνότητα αναφοράς των 193.10 THz (1552.52 nm), το λεγόμενο ITU Grid. Τα μήκη κύματος του κέντρου καναλιού επιλέγονται στα μήκη κύματος που αντιστοιχούν στο Πλέγμα ITU.

Κανάλι, Στην πρακτική WDM, ένα κανάλι είναι μια μοναδική και μοναδική μετάδοση σε καθορισμένο μήκος κύματος που μπορεί να συμβεί μαζί με άλλα κανάλια που έχουν διαφορετικά μήκη κύματος. Ένα κανάλι μετάδοσης μπορεί επίσης να αναφέρεται στη φυσική διαδρομή από άκρο σε άκρο. Διάστημα καναλιών (GHz), είναι η διαφορά συχνότητας μεταξύ δύο γειτονικών κεντρικών συχνοτήτων καναλιών σε εξαρτήματα ή μονάδες DWDM. Οι συσκευές DWDM MUX/DEMUX στο BaySpec έχουν απόσταση καναλιών 50, 75,100 και 200 ​​GHz.

Μετατόπιση κεντρικού μήκους κύματος (pm) είναι μια σχετική μετατόπιση του πραγματικού κεντρικού μήκους κύματος ενός συγκεκριμένου καναλιού σχετικά με το τυπικό Πλέγμα ITU. Η μετατόπιση μήκους κύματος μπορεί να προκύψει από ακατάλληλη ευθυγράμμιση και τον σχεδιασμό του οπτικού συστήματος.

Εύρος ζώνης περάσματος καναλιού Το (nm) ορίζεται ως ένα μέγιστο εύρος μήκους κύματος (ή συχνότητας) γύρω από το αντίστοιχο κεντρικό μήκος κύματος (ή συχνότητα) σε ένα δεδομένο επίπεδο ισχύος. Τώρα, η βιομηχανία αποδέχεται καλά τον ορισμό σε επίπεδο ισχύος 0.5 dB. Σημειώστε ότι λόγω της μετατόπισης κεντρικού μήκους κύματος ενός καναλιού, το εύρος ζώνης διέλευσης καναλιού λειτουργίας μπορεί να είναι μικρότερο από αυτό όταν το κεντρικό μήκος κύματος βρίσκεται με ακρίβεια στο Πλέγμα ITU.

Θερμική σταθερότητα μήκους κύματος (pm/°C) καθορίζει τη μέγιστη μετατόπιση μήκους κύματος του φασματικού κέντρου ενός συγκεκριμένου καναλιού λόγω διακύμανσης της θερμοκρασίας σχετικά με την τιμή του κεντρικού μήκους κύματος στη θερμοκρασία δωματίου (23° C).

Μπάντα Pass, μια προδιαγραφή που δίνει το εύρος των μηκών κύματος σχετικά με το ονομαστικό, κεντρικό μήκος κύματος του φίλτρου που τηρεί την καθορισμένη απώλεια εισαγωγής. Στην πράξη, είναι η ανοχή του φίλτρου για μετατόπιση λέιζερ μακριά από το κεντρικό μήκος κύματος. Για παράδειγμα, μια τυπική ζώνη διέλευσης για φίλτρα CWDM είναι ± 6.5 nm περίπου στο κεντρικό μήκος κύματος. Έτσι, ένα λέιζερ 1551 nm θα μπορούσε να λειτουργήσει σε μια περιοχή από 1544.5 nm έως 1557.5 nm χωρίς να αντιμετωπίσει επιπλέον απώλεια καναλιού.

Απώλεια εισαγωγής, η απώλεια ισχύος σήματος που προκύπτει από την εισαγωγή ενός φίλτρου WDM σε μια γραμμή μετάδοσης ή οπτική ίνα και συνήθως εκφράζεται σε ντεσιμπέλ (dB).

Απώλεια επιστροφής, Όταν το σήμα οπτικής ίνας εισέρχεται ή εξέρχεται από ένα οπτικό στοιχείο (όπως ένας σύνδεσμος οπτικής ίνας), η ασυνέχεια και η αναντιστοιχία σύνθετης αντίστασης θα οδηγήσει σε ανάκλαση ή επιστροφή. Η απώλεια ισχύος του ανακλώμενου ή επιστρεφόμενου σήματος ονομάζεται απώλεια επιστροφής (RL). Η απώλεια εισαγωγής είναι κυρίως για τη μέτρηση της τιμής σήματος αποτελέσματος όταν η οπτική ζεύξη αντιμετωπίζει την απώλεια, ενώ η απώλεια επιστροφής είναι για τη μέτρηση της τιμής απώλειας σήματος ανάκλασης όταν η οπτική ζεύξη συναντά την πρόσβαση του στοιχείου.

Απώλεια εξαρτώμενης από πόλωση (PDL), Η απώλεια που παρουσιάζει ένα φίλτρο WDM εξαρτάται από την οπτική πόλωση του φωτός. Το PDL είναι η μεγαλύτερη διαφορά στη μέγιστη απώλεια εισαγωγής που συμβαίνει σε όλες τις καταστάσεις οπτικής πόλωσης. Το PDL για ένα προϊόν WDM καθορίζεται ως το μεγαλύτερο επιτρεπόμενο PDL για οποιοδήποτε κανάλι.

Διασπορά τρόπου πόλωσης (PMD) είναι μια μορφή τροπικής διασποράς όπου δύο διαφορετικές πολώσεις φωτός σε έναν κυματοδηγό, που συνήθως ταξιδεύουν με την ίδια ταχύτητα, ταξιδεύουν με διαφορετικές ταχύτητες λόγω τυχαίων ατελειών και ασυμμετριών, προκαλώντας τυχαία διασπορά οπτικών παλμών.

Απομόνωση καναλιού (dB), ονομάζεται επίσης διασταυρούμενη συνομιλία σε ένα δεδομένο μήκος κύματος που είναι ο λόγος της έντασης φωτός στην ανεπιθύμητη θύρα προς την ένταση φωτός στην επιθυμητή θύρα. Επομένως, είναι ένα μέτρο του πόσο καλά διαχωρίζονται διαφορετικά μήκη κύματος στην έξοδο ενός αποπολυπλέκτη διαίρεσης πυκνού μήκους κύματος.

Απομόνωση μη γειτονικού καναλιού (Διασταύρωση μη γειτονικού καναλιού) (dB) είναι η σχετική ποσότητα ανεπιθύμητης ενέργειας που εμφανίζεται σε μια συγκεκριμένη ζώνη διέλευσης καναλιού από τα μη γειτονικά κανάλια. Συνήθως, λαμβάνονται υπόψη μόνο τα δύο πρώτα μη γειτονικά κανάλια (αριστερή και δεξιά πλευρά).

Channel Ripple, Το Ripple ορίζεται ως η μέγιστη διακύμανση από κορυφή σε κορυφή σε dB απώλειας εισαγωγής σε μια ζώνη διέλευσης φίλτρου. Ο κυματισμός προϊόντος WDM καθορίζεται ως ο μεγαλύτερος επιτρεπόμενος κυματισμός που εμφανίζεται σε οποιοδήποτε κανάλι.

Κατευθυντικότητα Το (dB) ονομάζεται επίσης crosstalk κοντινού άκρου που είναι ο λόγος της οπτικής ισχύος που εκτοξεύεται σε μια θύρα εισόδου προς την οπτική ισχύ που επιστρέφει σε οποιαδήποτε άλλη θύρα εισόδου. Στο DWDM, η κατευθυντικότητα εφαρμόζεται μόνο σε συσκευές MUX.

Θερμοκρασία λειτουργίας (°C) είναι το εύρος θερμοκρασίας στο οποίο μπορεί να λειτουργήσει η συσκευή και να διατηρήσει τις προδιαγραφές της.

Θερμοκρασία αποθήκευσης (°C) είναι το εύρος θερμοκρασίας στο οποίο η συσκευή μπορεί να αποθηκευτεί χωρίς ζημιά και μπορεί να λειτουργήσει σε θερμοκρασία λειτουργίας σύμφωνα με τις προδιαγραφές της

Πολυπλέκτης διαίρεσης μήκους κύματος φίλτρου (FWDM), Το εξάρτημα συνδυάζει ή διαχωρίζει φως σε διαφορετικά μήκη κύματος σε ένα ευρύ φάσμα μήκους κύματος. Προσφέρουν πολύ χαμηλή απώλεια εισαγωγής, χαμηλή εξάρτηση από πόλωση, υψηλή απομόνωση και εξαιρετική περιβαλλοντική σταθερότητα. Η ικανότητα χειρισμού υψηλής ισχύος μπορεί να επιτευχθεί μέσω της μοναδικής επεξεργασίας pigtail και της υψηλής ποιότητας επίστρωσης AR. Αυτά τα εξαρτήματα έχουν χρησιμοποιηθεί εκτενώς σε οπτικούς ενισχυτές, δίκτυα WDM και όργανα οπτικών ινών.

Κόκκινα/Μπλε φίλτρα ζωνών, είναι ένα εξάρτημα φίλτρου λεπτής μεμβράνης, το οποίο είναι μια συσκευή τριών θυρών. Μια θύρα ονομάζεται "Κοινή". Οι άλλες δύο θύρες παρέχουν τον αγωγό για τη «ζώνη» δύο μηκών κύματος. Οι δύο λωρίδες είναι το μπλε (λ<1543nm) και το κόκκινο (λ>1547nm). Η μία μπάντα περνάει από το πόδι Reflected και η άλλη μπάντα περνάει από το διερχόμενο πόδι.

WDM τεχνολογία των πραγμάτων
Εικόνα 4: Φίλτρο κόκκινης/μπλε ζώνης στην τεχνολογία WDM.

Σε μια λειτουργική μονάδα DWDM, η οποία χρησιμοποιεί ένα Κόκκινο/Μπλε φίλτρο, ένα Mux μπορεί να συνδυαστεί με το Demux. Για παράδειγμα, το Mux συνδυάζει κανάλια DWDM στο Red nad, ενώ το Demux διαχωρίζει κανάλια DWDM στο Blue Band. Χρησιμοποιώντας ένα Κόκκινο/Μπλε φίλτρο, μπορεί κανείς να συνδυάσει τα κανάλια Red Transmit και τα Blue Receive Channels σε μία μόνο ίνα.

Οπτικός πολυπλέκτης προσθήκης πτώσης (OADM),  μια συσκευή που χρησιμοποιείται σε συστήματα πολυπλεξίας διαίρεσης μήκους κύματος για την πολυπλεξία και τη δρομολόγηση διαφορετικών καναλιών φωτός μέσα ή έξω από μια ίνα μονής λειτουργίας (SMF). Αυτός είναι ένας τύπος οπτικού κόμβου, ο οποίος χρησιμοποιείται γενικά για το σχηματισμό και την κατασκευή οπτικών δικτύων τηλεπικοινωνιών. Οι λέξεις "Προσθήκη" και "απόθεση" εδώ αναφέρονται στην ικανότητα της συσκευής να προσθέτει ένα ή περισσότερα νέα κανάλια μήκους κύματος σε ένα υπάρχον σήμα WDM πολλαπλού μήκους κύματος ή/και να απορρίπτει (αφαιρεί) ένα ή περισσότερα κανάλια, περνώντας αυτά τα σήματα σε άλλη διαδρομή δικτύου. Ένα OADM μπορεί να θεωρηθεί ότι είναι ένας συγκεκριμένος τύπος οπτικής διασταύρωσης.

OADM στην τεχνολογία των πραγμάτων WDM
Εικόνα 5: Ροή σήματος OADM

Athermal Arrayed Waveguide Grating (AAWG), Ο πολυπλέκτης πυκνού μήκους κύματος (DWDM) με βάση την τεχνολογία πυριτίου σε πυρίτιο έχει σχεδιαστεί για εφαρμογές διαχωρισμού καναλιών ITU όπου δεν απαιτείται ηλεκτρική ενέργεια. Λειτουργεί σε απόσταση καναλιών 50 GHz ή 100 GHz σε μήκη κύματος ITU Grid DWDM από 1526 nm έως 1565 nm. Το AAWG DWDM μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να αντικαταστήσει το DWDM Mux DeMux τύπου φίλτρου για περιπτώσεις όπου δεν υπάρχει διαθέσιμη τροφοδοσία. Το χαμηλό κόστος και η υψηλή απόδοση το καθιστούν την ιδανική λύση για εφαρμογές DWDM μετρό και μεγάλων αποστάσεων.

Gaussian AWG είναι ο απλούστερος τύπος σχεδίασης AWG όπου το σχήμα ζώνης διέλευσης μεμονωμένου καναλιού περιγράφεται από μια συνάρτηση Gauss. Τα Gaussian AWG παρέχουν τη χαμηλότερη απώλεια εισαγωγής από όλους τους τύπους AWG, αλλά απαιτούν αυστηρότερες ανοχές σε άλλα εξαρτήματα του συστήματος για να διασφαλιστεί ότι η κορυφή της καμπύλης Gauss παραμένει εντός της ζώνης διέλευσης σε όλο το εύρος θερμοκρασίας λειτουργίας.

Μπάντα Gaussian Pass (nm) καθορίζει μια κατηγορία συσκευών DWDM MUX/DEMUX των οποίων τα προφίλ φάσματος εντός της ζώνης διέλευσης είναι ουσιαστικά Gaussian.

Flat-Top Pass Band (nm) καθορίζει μια κατηγορία συσκευών DWDM MUX/DEMUX των οποίων τα προφίλ φάσματος εντός της ζώνης διέλευσης είναι σχετικά επίπεδα σε σύγκριση με το προφίλ Gauss. Ένα προφίλ φάσματος επίπεδης κορυφής μπορεί να είναι υπερ-Gaussian ή ιδανικά σαν κουτί. 

Συμπαγές CWDM είναι μια μίνι έκδοση του CWDM. Μια τεχνολογία πολυπλεξίας διαίρεσης μήκους κύματος που βασίζεται στο TFF (Φίλτρο λεπτής μεμβράνης), το οποίο λειτουργεί με τον ίδιο τρόπο όπως το CWDM. Η διαφορά είναι ότι το CCWDM χρησιμοποιεί τεχνολογία ελεύθερου χώρου και το μέγεθος της συσκευασίας του είναι πολύ μειωμένο σε σύγκριση με τις μονάδες CWDM και η απώλεια εισαγωγής είναι μικρότερη και πιο συνεπής.

Πολυπλεξία διαίρεσης μήκους κύματος τοπικού δικτύου (LWDM), είναι μία από τις νεότερες τεχνολογίες xWDM και χρησιμοποιείται σε οπτικούς συνδέσμους 100G, 200G, 400G που έχουν προσαρμοστεί για χρήση σε πομποδέκτες 25G SFP28. Αυτή η καινοτομία παρέχει μεγαλύτερη ευελιξία στο σχεδιασμό του δικτύου και επιτρέπει την υλοποίηση 5G χρησιμοποιώντας τους διαθέσιμους πομποδέκτες LAN-WDM 100G και 200G, χρησιμοποιώντας μήκη κύματος LAN WDM. 

Πολυπλεξία διαίρεσης μήκους κύματος Metro, επίσης Πολυπλεξία διαίρεσης μήκους κύματος μικροοπτικών (MWDM), βασίζεται στα 6 μήκη κύματος του CWDM, μετατοπίζεται κατά 3.5 nm αριστερά και δεξιά για να επεκταθεί σε 12 κύματα και είναι ένα από τα οικονομικά αποδοτικά σχέδια.