Technologie WDM des objets

Multiplexage par division de longueur d'onde (WDM), Une technologie WDM qui multiplexe plusieurs signaux porteurs optiques sur une seule fibre optique en utilisant différentes longueurs d'onde (c'est-à-dire des couleurs) de lumière laser. Cette technique permet des communications bidirectionnelles sur un seul brin de fibre, également appelée duplexage par répartition en longueur d'onde, ainsi qu'une multiplication de capacité. La transmission à partir de sources combinées est séparée à un emplacement distant en fonction des longueurs d'onde individuelles par démultiplexage sur plusieurs fibres. La technologie WDM est souvent utilisée pour désigner des produits de filtrage qui effectuent un multiplexage ou un démultiplexage.


Technologie WDM est divisé en trois modèles de longueur d'onde différents : WDM normal, WDM grossier (CWDM) et WDM dense (DWDM).


WDM normal également appelé bi-di, simplex et support unique utilise les deux longueurs d'onde normales 1310nm et 1550nm sur fibre.

Technologie WDM
Figure 1 : Technologie WDM

Multiplexage par répartition en longueur d'onde grossière, CWDM est une technologie WDM spécifique définie par l'Union internationale des télécommunications dans la recommandation ITU-T G.694.2 Grilles spectrales pour les applications WDM : Grille de longueur d'onde CWDM. La grille est spécifiée comme 18 longueurs d'onde centrales commençant à 1271 nm et espacées de 20 nm.

Multiplexage par répartition en longueur d'onde dense, DWDM est une technologie WDM spécifique définie par l'Union Internationale des Télécommunications dans la recommandation ITU-T G.694.1 Grilles spectrales pour les applications WDM : Grille de fréquences DWDM. La grille est spécifiée comme la fréquence en THz, ancrée à 193.1 THz, avec une variété d'espacements de canaux spécifiés de 12.5 GHz à 200 GHz, parmi lesquels 100 GHz est courant. En pratique, la fréquence DWDM est généralement convertie en longueur d'onde. La plupart des longueurs d'onde DWDM utilisées se trouvent dans la bande C, c'est-à-dire 1530 – 1565 nm.

MUX, Un produit de filtrage WDM qui exécute un processus de multiplexage ou de combinaison de deux sources optiques ou plus ayant des longueurs d'onde différentes sur une seule fibre.

DÉMUX, Un produit de filtrage qui exécute le processus de démultiplexage ou de séparation de la transmission optique composée de longueurs d'onde multiplexées sur des fibres individuelles affectées à chaque longueur d'onde.

multiplexage et démultiplexage
Figure 2 : flux de signaux MUX et DEMUX

Port commun, Pour un produit MUX, les canaux combinés sont transmis à partir du port commun. Pour un DEMUX, les canaux combinés sont reçus au port commun.

Port d'extension ou de mise à niveau  Pour les produits CWDM, il y aura normalement soit une mise à niveau, soit un port d'extension, mais pas les deux. Le port de mise à niveau ou express sur un CWDM MUX ou DEMUX est utilisé pour ajouter, supprimer ou passer par des canaux supplémentaires. Par exemple, sur un côté MUX CWDM, ce port fournira un moyen d'ajouter des canaux de transmission au circuit fibre. Du côté CWDM DEMUX, l'extension ou la mise à niveau peut être utilisée pour transmettre des canaux en aval qui ne sont pas localement DEMUX. Ou, il peut également être utilisé pour ajouter des canaux de retour sur une étendue de circuit bidirectionnelle.

Pour les produits DWDM, le but d'un port de mise à niveau est de pouvoir ajouter, supprimer ou passer par des canaux DWDM en bande C qui ne sont pas encore utilisés, c'est-à-dire uniquement des canaux qui résident dans la bande 1530-1565 nm. Si le produit DWDM dispose également d'un port d'extension, ce port est normalement utilisé pour des canaux supplémentaires résidant en dehors de la bande C, tels que la plupart des canaux CWDM.

Filtre DWDM, filtre à couche mince
Figure 3 : Filtre DWDM en cascade dans la technologie WDM

Port de surveillance, Les produits WDM peuvent fournir des ports de surveillance. Pour surveiller un échantillon de faible puissance du signal optique se produisant au niveau du port commun, généralement à un niveau de puissance de 5 % ou moins. Le port de surveillance peut également être utilisé pour injecter un signal hors bande. Si le produit dispose de deux ports de surveillance pour le même circuit, les ports seront directionnels. Un port surveillera le signal de transmission et l'autre le signal reçu. Si le circuit a un seul port de surveillance, alors il est presque toujours bidirectionnel et surveillera à la fois les signaux optiques d'émission et de réception.

Longueur d'onde,Dans la pratique WDM, les longueurs d'onde telles que la longueur d'onde d'un laser de communication, les spécifications de longueur d'onde pour les filtres optiques et les longueurs d'onde des canaux de transmission optique sur fibre sont toutes données en tant que λ, la longueur d'onde en nanomètres (nm) comme cela se produirait dans le vide.

Longueur d'onde centrale, est la longueur d'onde à laquelle un canal de signal particulier est centré. L'Union internationale des télécommunications (UIT) a défini la grille de fréquence optique standard (fréquence centrale du canal) avec un espacement de 100 GHz sur la base de la fréquence de référence de 193.10 THz (1552.52 nm), la soi-disant grille ITU. Les longueurs d'onde centrales du canal sont choisies aux longueurs d'onde correspondant à la grille ITU.

Canaliser, Dans la pratique WDM, un canal est une transmission unique et unique à une longueur d'onde désignée qui peut se produire avec d'autres canaux ayant des longueurs d'onde différentes. Un canal de transmission peut également faire référence au chemin physique de bout en bout. Espacement des canaux (GHz), est la différence de fréquence entre deux fréquences centrales de canaux voisins dans les composants ou modules DWDM. Les appareils DWDM MUX/DEMUX dans BaySpec ont leur espacement de canaux de 50, 75,100, 200 et XNUMX GHz.

Décalage de la longueur d'onde centrale (pm) est une dérive relative de la longueur d'onde centrale réelle d'un canal particulier concernant la grille ITU standard. La dérive de longueur d'onde peut résulter d'un alignement inapproprié et de la conception du système optique.

Bande passante de canal (nm) est défini comme une plage de longueur d'onde (ou fréquence) maximale autour de la longueur d'onde (ou fréquence) centrale correspondante à un niveau de puissance donné. Maintenant, l'industrie accepte bien la définition à un niveau de puissance inférieur de 0.5 dB. Notez qu'en raison du décalage de la longueur d'onde centrale d'un canal, la bande passante du canal de fonctionnement peut être inférieure à celle lorsque la longueur d'onde centrale est précisément sur la grille ITU.

Stabilité de la longueur d'onde thermique (pm/°C) spécifie la dérive maximale de la longueur d'onde du centre spectral d'un canal particulier due à la variation de température concernant la valeur de la longueur d'onde centrale à la température ambiante (23°C).

Bande passante, une spécification qui donne la gamme de longueurs d'onde autour de la longueur d'onde centrale nominale du filtre qui adhère à la perte d'insertion spécifiée. En pratique, il s'agit de la tolérance du filtre à la dérive du laser par rapport à la longueur d'onde centrale. Par exemple, une bande passante typique pour les filtres CWDM est de ± 6.5 nm autour de la longueur d'onde centrale. Ainsi, un laser à 1551 nm pourrait fonctionner dans une plage de 1544.5 nm à 1557.5 nm sans rencontrer de perte de canal supplémentaire.

Perte d'insertion, la perte de puissance du signal résultant de l'insertion d'un filtre WDM dans une ligne de transmission ou une fibre optique et est généralement exprimée en décibels (dB).

Perte de retour, Lorsque le signal de fibre optique entre ou sort d'un composant optique (tel qu'un connecteur de fibre optique), la discontinuité et la non-concordance d'impédance entraîneront une réflexion ou un retour. La perte de puissance du signal réfléchi ou renvoyé est appelée perte de retour (RL). La perte d'insertion consiste principalement à mesurer la valeur du signal de résultat lorsque la liaison optique rencontre la perte, tandis que la perte de retour consiste à mesurer la valeur de perte du signal de réflexion lorsque la liaison optique rencontre l'accès au composant.

Perte dépendante de la polarisation (PDL), La perte présentée par un filtre WDM dépend de la polarisation optique de la lumière. Le PDL est la plus grande différence de perte d'insertion maximale se produisant à tous les états de polarisation optique. Le PDL pour un produit WDM est spécifié comme le plus grand PDL autorisé pour n'importe quel canal.

Dispersion du mode de polarisation (PMD) est une forme de dispersion modale où deux polarisations différentes de la lumière dans un guide d'ondes, qui se déplacent normalement à la même vitesse, se déplacent à des vitesses différentes en raison d'imperfections et d'asymétries aléatoires, provoquant une propagation aléatoire des impulsions optiques.

Isolation des canaux (dB), est également appelée télédiaphonie à une longueur d'onde donnée qui est le rapport de l'intensité lumineuse au port non désiré à l'intensité lumineuse au port désiré. Il s'agit donc d'une mesure de la qualité de la séparation des différentes longueurs d'onde à la sortie d'un démultiplexeur à division de longueur d'onde dense.

Isolation des canaux non adjacents (diaphonie de canal non adjacent) (dB) est la quantité relative de puissance indésirable qui se produit dans une bande passante de canal particulière à partir des canaux non adjacents. Généralement, seuls les deux premiers canaux non adjacents (côtés gauche et droit) sont pris en compte.

Ondulation des canaux, L'ondulation est définie comme la variation crête à crête maximale en dB de la perte d'insertion sur une bande passante de filtre. L'ondulation du produit WDM est spécifiée comme la plus grande ondulation autorisée survenant dans n'importe quel canal.

Directivité (dB) est également appelée paradiaphonie, c'est-à-dire le rapport de la puissance optique lancée dans un port d'entrée à la puissance optique renvoyée à tout autre port d'entrée. Dans DWDM, la directivité s'applique uniquement aux appareils MUX.

Température de fonctionnement (°C) est la plage de température sur laquelle l'appareil peut fonctionner et conserver ses spécifications.

Température de stockage (°C) est la plage de température sur laquelle l'appareil peut être stocké sans dommage et peut être utilisé à une température de fonctionnement conformément à ses spécifications

Multiplexeur de Division de longueur d'onde de filtre (FWDM), Le composant combine ou sépare la lumière à différentes longueurs d'onde dans une large gamme de longueurs d'onde. Ils offrent une très faible perte d'insertion, une faible dépendance à la polarisation, une isolation élevée et une excellente stabilité environnementale. Une capacité de gestion de puissance élevée peut être obtenue grâce à un traitement en queue de cochon unique et à un revêtement AR de haute qualité. Ces composants ont été largement utilisés dans les amplificateurs optiques, les réseaux WDM et les instruments à fibre optique.

Filtres à bande rouge/bleue, est un composant de filtre à couche mince, qui est un dispositif à trois ports. Un port est appelé "Commun". Les deux autres ports fournissent le conduit pour la "bande" à deux longueurs d'onde. Les deux bandes sont le bleu (λ<1543nm) et le rouge (λ>1547nm). Une bande passe par la jambe réfléchie et l'autre passe par la jambe de passage.

La technologie WDM des objets
Figure 4 : Filtre de bande rouge/bleu dans la technologie WDM.

Dans un module DWDM, qui utilise un filtre rouge/bleu, un multiplexeur peut être combiné avec un démultiplexeur. Par exemple, le Mux combine les canaux DWDM dans le nad rouge, tandis que le Demux sépare les canaux DWDM dans la bande bleue. En utilisant un filtre rouge/bleu, on peut combiner les canaux de transmission rouges et les canaux de réception bleus sur une seule fibre.

Multiplexeur optique add-drop (OADM),  un dispositif utilisé dans les systèmes de multiplexage par répartition en longueur d'onde pour multiplexer et acheminer différents canaux de lumière vers ou depuis une fibre monomode (SMF). Il s'agit d'un type de nœud optique, qui est généralement utilisé pour la formation et la construction de réseaux de télécommunications optiques. "Ajouter" et "supprimer" font ici référence à la capacité de l'appareil à ajouter un ou plusieurs nouveaux canaux de longueur d'onde à un signal WDM multi-longueur d'onde existant, et/ou à supprimer (supprimer) un ou plusieurs canaux, en transmettant ces signaux à un autre chemin réseau. Un OADM peut être considéré comme un type spécifique de répartiteur optique.

OADM dans la technologie WDM des objets
Figure 5 : flux de signaux OADM

Réseau de guides d'ondes en réseau athermique (AAWG), Le multiplexeur par répartition en longueur d'onde dense (DWDM) basé sur la technologie silice sur silicium est conçu pour les applications d'espacement des canaux ITU où aucune alimentation électrique n'est requise. Il fonctionne à 50 GHz ou 100 GHz avec un espacement des canaux ITU Grid DWDM et des longueurs d'onde de 1526 nm à 1565 nm. Le AAWG DWDM peut être utilisé pour remplacer le DWDM Mux DeMux de type filtre dans les cas où aucune alimentation n'est disponible. Son faible coût et ses hautes performances en font la solution idéale pour les applications DWDM métropolitaines et longue distance.

AWG gaussien est le type le plus simple de conception AWG où la forme de la bande passante du canal individuel est décrite par une fonction gaussienne. Les AWG gaussiens offrent la perte d'insertion la plus faible de tous les types AWG, mais nécessitent des tolérances plus strictes sur les autres composants du système pour garantir que le pic de la courbe gaussienne reste dans la bande passante sur toute la plage de températures de fonctionnement.

Bande passante gaussienne (nm) spécifie une classe de dispositifs DWDM MUX/DEMUX dont les profils spectraux dans la bande passante sont essentiellement gaussiens.

Bande passante à dessus plat (nm) spécifie une classe de dispositifs DWDM MUX/DEMUX dont les profils spectraux dans la bande passante sont relativement plats par rapport au profil gaussien. Un profil de spectre à sommet plat peut être super-gaussien ou idéalement en forme de boîte. 

CWDM compact est une mini version de CWDM. Une technologie de multiplexage en longueur d'onde basée sur le TFF (Thin Film Filter), qui fonctionne de la même manière que le CWDM. La différence est que CCWDM utilise la technologie d'espace libre, et sa taille de boîtier est considérablement réduite par rapport aux modules CWDM, et la perte d'insertion est plus faible et plus cohérente.

Multiplexage par répartition en longueur d'onde du réseau local (LWDM), est l'une des technologies xWDM les plus récentes et est utilisée dans les liaisons optiques 100G, 200G, 400G qui ont été adaptées pour être utilisées dans les émetteurs-récepteurs 25G SFP28. Cette innovation offre une plus grande flexibilité dans la conception du réseau et permet la mise en œuvre de la 5G à l'aide des émetteurs-récepteurs LAN-WDM 100G et 200G disponibles en utilisant les longueurs d'onde LAN WDM. 

Multiplexage par répartition en longueur d'onde métro, également multiplexeur par répartition en longueur d'onde micro-optique (MWDM), est basé sur les 6 longueurs d'onde de CWDM, décalées de 3.5 nm à gauche et à droite pour s'étendre à 12 ondes, et est l'un des plans les plus rentables.