モノの WDM テクノロジー

波長分割多重(WDM), 異なる波長 (色) のレーザー光を使用して、複数の光搬送波信号を XNUMX 本の光ファイバーに多重化する WDM テクノロジー。 この技術により、単一のファイバを介した双方向通信 (波長分割二重化とも呼ばれる) が可能になり、容量が増大します。 結合されたソースからの送信は、複数のファイバーに逆多重化することにより、個別の波長に従って遠隔地で分離されます。 WDM テクノロジーは、多重化または逆多重化を実行するフィルタリング製品を指すのによく使用されます。


WDMテクノロジー は、Normal WDM、Coarse WDM(CWDM)、Dense WDM(DWDM) の XNUMX つの異なる波長パターンに分かれています。


通常のWDM Bi-Di、シンプレックス、およびシングル スタンドとも呼ばれるこのスタンドは、ファイバー上で 1310 つの通常の波長 1550nm と XNUMXnm を使用します。

WDM技術
図 1: WDM テクノロジー

粗い波長分割多重、CWDM は、国際電気通信連合によって ITU-T 勧告 G.694.2 WDM アプリケーション用のスペクトル グリッド: CWDM 波長グリッドで定義された特定の WDM テクノロジです。 グリッドは、18 nm から始まり 1271 nm 間隔の 20 の中心波長として指定されます。

高密度波長分割多重、 DWDM は、国際電気通信連合によって ITU-T 勧告 G.694.1 WDM アプリケーション用のスペクトル グリッド: DWDM 周波数グリッドで定義された特定の WDM テクノロジです。 グリッドは、193.1 THz に固定された THz 単位の周波数として指定され、12.5 GHz から 200 GHz までのさまざまな指定チャネル間隔があり、その中で 100 GHz が一般的です。 実際には、DWDM 周波数は通常、波長に変換されます。 使用されているほとんどの DWDM 波長は C バンド、つまり 1530 ~ 1565 nm にあります。

MUX、 異なる波長を持つ XNUMX つ以上の光源を XNUMX 本のファイバーに多重化または結合するプロセスを実行する WDM フィルタリング製品。

デマルチプレクサ、 多重化された波長からなる光伝送を、各波長に割​​り当てられた個別のファイバに多重分離または分離する処理を実行するフィルタリング製品。

多重化と多重化解除
図 2: MUX および DEMUX の信号フロー

共通ポート、 MUX 製品の場合、結合されたチャネルは共通ポートから送信されます。 DEMUX の場合、結合されたチャネルは共通ポートで受信されます。

拡張またはアップグレードポート  CWDM 製品の場合、通常はアップグレード ポートまたは拡張ポートのいずれかが存在しますが、両方は存在しません。 CWDM MUX または DEMUX のアップグレード ポートまたはエクスプレス ポートは、追加のチャネルを追加、ドロップ、またはパススルーするために使用されます。 たとえば、CWDM MUX 側では、このポートはファイバ回線に送信チャネルを追加する方法を提供します。 CWDM DEMUX 側では、拡張またはアップグレードを使用して、ローカルに DEMUX されていないダウンストリーム チャネルを渡すことができます。 または、双方向回線スパンにリターン チャネルを追加するために使用することもできます。

DWDM 製品の場合、アップグレード ポートの目的は、まだ使用されていない C バンド DWDM チャネル、つまり 1530 ~ 1565 nm の帯域に存在するチャネルのみを追加、ドロップ、またはパススルーできるようにすることです。 DWDM 製品にも拡張ポートがある場合、そのポートは通常、ほとんどの CWDM チャネルなど、C バンドの外側に存在する追加チャネルに使用されます。

DWDMフィルター、薄膜フィルター
図 3: WDM テクノロジーにおける DWDM フィルターのカスケード

モニタリングポート、 WDM 製品はモニタリング ポートを提供する場合があります。 共通ポートで発生する光信号の低パワー サンプル (通常は 5% 以下のパワー レベル) を監視します。 モニタリング ポートは、帯域外信号を注入するために使用することもできます。 製品に同じ回線に対して XNUMX つのモニタリング ポートがある場合、ポートには方向性があります。 XNUMX つのポートは送信信号を監視し、もう XNUMX つのポートは受信信号を監視します。 回路に単一の監視ポートがある場合、ほとんどの場合双方向であり、光信号の送信と受信の両方を監視します。

波長、WDM の実践では、通信レーザーの波長、光フィルターの波長仕様、ファイバー上の光伝送チャネルの波長などの波長はすべて、真空中で発生するのと同じナノメートル(nm)単位の波長 λ として与えられます。

中心波長, は、特定の信号チャネルが中心となる波長です。 国際電気通信連合 (ITU) は、100 THz (193.10 nm) の基準周波数に基づいて 1552.52 GHz 間隔の標準光周波数グリッド (チャネル中心周波数)、いわゆる ITU グリッドを定義しました。 チャネルの中心波長は、ITU グリッドに対応する波長で選択されます。

チャネル、 WDM の実践では、チャネルは指定された波長での単一の固有の伝送であり、異なる波長を持つ他のチャネルとともに発生する可能性があります。 伝送チャネルは、エンドツーエンドの物理パスを指すこともあります。 チャネル間隔 (GHz)、 DWDM コンポーネントまたはモジュール内の 50 つの隣接するチャネル中心周波数間の周波数差です。 BaySpec の DWDM MUX/DEMUX デバイスのチャネル間隔は 75,100、200、XNUMX、および XNUMX GHz です。

中心波長オフセット (pm) は、標準 ITU グリッドに関する特定のチャネルの実際の中心波長の相対ドリフトです。 波長ドリフトは、不適切なアライメントや光学系の設計が原因で発生する可能性があります。

チャネルパス帯域幅 (nm) は、所定のパワー レベルにおける対応する中心波長 (または周波数) 付近の最大波長 (または周波数) 範囲として定義されます。 現在、業界では 0.5 dB ダウンパワー レベルの定義が広く受け入れられています。 チャネルの中心波長オフセットにより、動作チャネルの通過帯域幅が、中心波長が正確に ITU グリッドにある場合の帯域幅よりも小さくなる可能性があることに注意してください。

熱波長安定性 (pm/°C) は、室温 (23°C) での中心波長値に関する温度変化による特定のチャネルのスペクトル中心の最大波長ドリフトを指定します。

パスバンド、 指定された挿入損失を遵守するフィルタの公称中心波長付近の波長範囲を与える仕様。 実際には、これは中心波長からのレーザーのドリフトに対するフィルターの許容範囲です。 たとえば、CWDM フィルターの一般的な通過帯域は中心波長の周囲で ± 6.5 nm です。 したがって、1551 nm レーザーは、余分なチャネル損失が発生することなく、1544.5 nm ~ 1557.5 nm の範囲内で動作できます。

挿入損失、 伝送路または光ファイバーに WDM フィルターを挿入することによって生じる信号パワーの損失で、通常はデシベル (dB) で表されます。

リターンロス、 光ファイバ信号が光コンポーネント (光ファイバ コネクタなど) に出入りするとき、不連続性やインピーダンスの不整合により反射や戻りが発生します。 反射または戻ってきた信号の電力損失は、リターンロス (RL) と呼ばれます。 挿入損失は主に、光リンクが損失に遭遇したときの結果信号値を測定するものであり、リターンロスは、光リンクがコンポーネントアクセスに遭遇したときの反射信号損失値を測定することです。

偏波依存損失 (PDL)、 WDM フィルタによって生じる損失は、光の偏光に依存します。 PDL は、光偏波のすべての状態で発生する最大挿入損失の最大の差です。 WDM 製品の PDL は、あらゆるチャネルで許可される最大の PDL として指定されます。

偏光モード分散(PMD) モード分散の一種で、通常は同じ速度で伝わる導波管内の XNUMX つの異なる光の偏光が、ランダムな不完全性と非対称性により異なる速度で進み、光パルスのランダムな拡散を引き起こします。

チャンネルアイソレーション(dB)、 特定の波長での遠端クロストークとも呼ばれます。これは、望ましくないポートの光強度と望ましいポートの光強度の比です。 したがって、これは、高密度波長分割デマルチプレクサの出力で異なる波長がどの程度分離されているかを示す尺度になります。

非隣接チャネル分離 (非隣接チャネル クロストーク) (dB) は、特定のチャネル通過帯域内で非隣接チャネルから発生する不要な電力の相対量です。 一般に、最初の XNUMX つの隣接しないチャネル (左側と右側) のみが考慮されます。

チャネルリップル, リップルは、フィルタの通過帯域全体にわたる挿入損失の最大ピークツーピーク変動 (dB) として定義されます。 WDM 製品リップルは、任意のチャネルで発生する最大許容リップルとして指定されます。

指向性 (dB) は近端クロストークとも呼ばれ、入力ポートに入力される光パワーと他の入力ポートに戻る光パワーの比です。 DWDM では、指向性は MUX デバイスにのみ適用されます。

使用温度 (°C) は、デバイスが動作し、その仕様を維持できる温度範囲です。

保管温度 (°C) は、デバイスが損傷なく保管でき、仕様に応じた動作温度を超えて動作できる温度範囲です。

フィルタ波長分割マルチプレクサ(FWDM)、 このコンポーネントは、幅広い波長範囲の異なる波長の光を結合または分離します。 非常に低い挿入損失、低い偏波依存性、高い絶縁性、優れた環境安定性を備えています。独自のピグテール処理と高品質の AR コーティングにより、高電力処理能力を実現できます。 これらのコンポーネントは、光増幅器、WDM ネットワーク、および光ファイバー機器で広く使用されています。

赤/青バンドフィルター、 は、1543 ポート デバイスである薄膜フィルタ コンポーネントです。 1547 つのポートは「共通」と呼ばれます。 他の XNUMX つのポートは、XNUMX つの波長の「帯域」の導管を提供します。 青(λ<XNUMXnm)と赤(λ>XNUMXnm)のXNUMXつのバンドがあり、一方のバンドは反射区間を通過し、もう一方のバンドは通過区間を通過します。

モノのWDMテクノロジー
図 4: WDM テクノロジーの赤/青バンド フィルター。

Red/Blue フィルターを使用する DWDM モジュールでは、Mux を Demux と組み合わせることができます。 たとえば、Mux は赤バンドの DWDM チャネルを結合し、Demux は青バンドの DWDM チャネルを分離します。 赤/青フィルタを使用すると、赤の送信チャネルと青の受信チャネルを単一のファイバに結合できます。

光アドドロップマルチプレクサ (OADM)、  シングルモード ファイバー (SMF) に出入りするさまざまな光チャネルを多重化し、ルーティングするための波長分割多重システムで使用されるデバイス。 これは光ノードの一種であり、一般に光通信ネットワークの形成と構築に使用されます。 ここでの「追加」および「ドロップ」は、XNUMX つまたは複数の新しい波長チャネルを既存の多波長 WDM 信号に追加する、および/または XNUMX つまたは複数のチャネルをドロップ (削除) して、それらの信号を別のネットワーク パスに渡すデバイスの機能を指します。 OADM は、特定のタイプの光クロスコネクトと考えることができます。

モノの WDM テクノロジーにおける OADM
図 5: OADM 信号の流れ

アサーマルアレイ導波路回折格子 (AAWG), シリカ・オン・シリコン技術に基づく高密度波長分割マルチプレクサ (DWDM) は、電力を必要としない ITU チャネル間隔アプリケーション向けに設計されています。 50nm ~ 100nm の ITU グリッド DWDM 波長の 1526GHz または 1565GHz チャネル間隔で動作します。 AAWG DWDM は、電力が利用できない場合にフィルター タイプの DWDM Mux DeMux を置き換えるために使用できます。 低コストと高性能により、メトロおよび長距離 DWDM アプリケーションにとって理想的なソリューションとなります。

ガウス AWG は、個々のチャネルの通過帯域形状がガウス関数で記述される最も単純なタイプの AWG 設計です。 ガウス AWG は、すべての AWG タイプの中で挿入損失が最も低くなりますが、動作温度範囲全体にわたってガウス曲線のピークが通過帯域内に収まるようにするには、他のシステム コンポーネントの許容誤差をより厳しくする必要があります。

ガウス通過帯域 (nm) は、通過帯域内のスペクトル プロファイルが本質的にガウス分布である DWDM MUX/DEMUX デバイスのクラスを指定します。

フラットトップ通過帯域 (nm) は、通過帯域内のスペクトル プロファイルがガウス プロファイルと比較して比較的平坦である DWDM MUX/DEMUX デバイスのクラスを指定します。 フラットトップのスペクトル プロファイルは、スーパー ガウス、または理想的にはボックス状になります。 

コンパクトCWDM CWDM のミニバージョンです。 CWDM と同様に機能する TFF (Thin Film Filter) に基づく波長分割多重技術。 違いは、CCWDM はフリー スペース テクノロジを使用しており、パッケージ サイズが CWDM モジュールと比べて大幅に縮小され、挿入損失がより低く安定していることです。

ローカル エリア ネットワーク波長分割多重 (LWDM)、 最新の xWDM テクノロジーの 100 つであり、200G SFP400 トランシーバーでの使用に適合した 25G、28G、5G 光リンクで使用されます。 このイノベーションにより、ネットワーク設計の柔軟性が向上し、LAN WDM 波長を利用することで、利用可能な 100G および 200G LAN-WDM トランシーバーを使用した XNUMXG 実装が可能になります。 

メトロ波長分割多重化、マイクロ光波長分割多重化装置 (MWDM) とも呼ばれる, CWDMの6波長をベースに、左右に3.5nmずらして12波に拡張したコスト効率の高いプランの一つです。