WDM зүйлсийн технологи

Долгионы уртыг хуваах (WDM), Лазер гэрлийн өөр өөр долгионы урт (өөрөөр хэлбэл өнгө) ашиглан хэд хэдэн оптик зөөвөрлөгчийн дохиог нэг оптик шилэн дээр олон талт болгодог WDM технологи. Энэ техник нь долгионы уртыг хуваах дуплекс гэж нэрлэгддэг нэг утасн дээр хоёр чиглэлтэй холбоо тогтоох, мөн хүчин чадлыг үржүүлэх боломжийг олгодог. Хосолсон эх үүсвэрээс дамжуулалтыг олон утас руу салгах замаар бие даасан долгионы уртын дагуу алслагдсан байршилд тусгаарладаг. WDM технологийг ихэвчлэн олон талт буюу олон талт задралыг гүйцэтгэдэг шүүлтүүрийн бүтээгдэхүүнд ашигладаг.


WDM технологи Хэвийн WDM, Бүдүүн WDM (CWDM), Нягт WDM (DWDM) гэсэн гурван өөр долгионы уртын загварт хуваагддаг.


Ердийн WDM Би-ди, симплекс, дан стенд гэж нэрлэдэг бөгөөд шилэн дээр 1310нм ба 1550нм хоёр хэвийн долгионы уртыг ашигладаг.

WDM технологи
Зураг 1: WDM технологи

Бүдүүн долгионы уртыг хуваах, CWDM нь ITU-T зөвлөмж G.694.2-д Олон улсын цахилгаан холбооны холбооны тодорхойлсон тусгай WDM технологи юм. Сүлжээ нь 18 нм-ээс эхэлж, бие биенээсээ 1271 нм зайтай 20 төвийн долгионы уртаар тодорхойлогддог.

Нягт долгионы уртыг хуваах, DWDM нь ITU-T зөвлөмж G.694.1-д Олон улсын цахилгаан холбооны холбооноос тодорхойлсон тусгай WDM технологи юм. Сүлжээ нь 193.1 ТГц-т бэхлэгдсэн THz-ийн давтамжаар тодорхойлогддог бөгөөд 12.5 ГГц-ээс 200 ГГц хүртэлх янз бүрийн тодорхой сувгийн зайтай, 100 ГГц нь нийтлэг байдаг. Практикт DWDM давтамжийг ихэвчлэн долгионы урт болгон хувиргадаг. Ашиглаж буй ихэнх DWDM долгионы урт нь C-бүтээлд байдаг, өөрөөр хэлбэл 1530 – 1565 нм.

MUX, Янз бүрийн долгионы урттай хоёр ба түүнээс дээш оптик эх үүсвэрийг нэг утас дээр нэгтгэх, нэгтгэх процессыг гүйцэтгэдэг WDM шүүлтүүрийн бүтээгдэхүүн.

DEMUX, Олон талт долгионы уртаас бүрдэх оптик дамжуулалтыг долгионы урт бүрт хуваарилсан бие даасан утаснуудад хуваах процессыг гүйцэтгэдэг шүүлтүүрийн бүтээгдэхүүн.

мух ба демукс
Зураг 2: MUX ба DEMUX дохионы урсгал

Нийтлэг порт, MUX бүтээгдэхүүний хувьд хосолсон сувгууд нь нийтлэг портоос дамждаг. DEMUX-ийн хувьд хосолсон сувгуудыг нийтлэг порт дээр хүлээн авдаг.

Өргөтгөх эсвэл шинэчлэх порт  CWDM бүтээгдэхүүний хувьд ихэвчлэн шинэчлэлт эсвэл өргөтгөлийн порт байх болно, гэхдээ хоёулаа биш. CWDM MUX эсвэл DEMUX дээрх шинэчлэх эсвэл экспресс порт нь нэмэлт суваг нэмэх, буулгах эсвэл дамжуулахад ашиглагддаг. Жишээлбэл, CWDM MUX тал дээр энэ порт нь шилэн хэлхээнд дамжуулах сувгийг нэмэх боломжийг олгоно. CWDM DEMUX тал дээр өргөтгөл эсвэл шинэчлэлтийг дотооддоо DEMUXED хийгээгүй доод урсгалын сувгуудыг дамжуулахад ашиглаж болно. Эсвэл үүнийг хоёр чиглэлтэй хэлхээнд буцах сувгийг нэмэхэд ашиглаж болно.

DWDM бүтээгдэхүүний хувьд шинэчлэлтийн портын зорилго нь ашиглагдаагүй байгаа C-band DWDM сувгуудыг, өөрөөр хэлбэл зөвхөн 1530-1565 нм зурваст байрлах сувгуудыг нэмэх, буулгах, дамжуулах боломжтой байх явдал юм. Хэрэв DWDM бүтээгдэхүүн нь өргөтгөлийн порттой бол энэ портыг ихэвчлэн CWDM сувгуудын ихэнх гэх мэт C зурвасын гадна байрлах нэмэлт сувгуудад ашигладаг.

DWDM шүүлтүүр, Нимгэн хальс шүүлтүүр
Зураг 3: WDM технологи дахь DWDM шүүлтүүрийн каскад

Хяналтын порт, WDM бүтээгдэхүүн нь хяналтын портоор хангаж болно. Нийтлэг порт дээр ихэвчлэн 5% ба түүнээс бага чадлын түвшинд гарч буй оптик дохионы бага чадлын дээжийг хянах. Хяналтын портыг мөн зурвасаас гадуурх дохиог нэвтрүүлэхэд ашиглаж болно. Хэрэв бүтээгдэхүүн нь нэг хэлхээний хяналтын хоёр порттой бол портууд нь чиглэлтэй байх болно. Нэг порт нь дамжуулах дохиог, нөгөө нь хүлээн авсан дохиог хянах болно. Хэрэв хэлхээ нь нэг хяналтын порттой бол энэ нь бараг үргэлж хоёр чиглэлтэй бөгөөд оптик дохиог дамжуулах, хүлээн авах хоёуланг нь хянах болно.

долгионы урт,WDM практикт харилцаа холбооны лазерын долгионы урт, оптик шүүлтүүрийн долгионы уртын үзүүлэлтүүд, шилэн кабелиар дамжих оптик сувгийн долгионы урт зэрэг долгионы уртыг вакуум орчинд байх шиг λ буюу нанометрээр (nm) долгионы уртаар өгдөг.

Төвийн долгионы урт, нь тодорхой дохионы сувгийн төвлөрсөн долгионы урт юм. Олон улсын цахилгаан холбооны холбоо (ОУЦХБ) нь ITU сүлжээ гэж нэрлэгддэг 100 THz (193.10 нм) жишиг давтамж дээр үндэслэн 1552.52 GHz зайтай стандарт оптик давтамжийн сүлжээг (сувгийн төвийн давтамж) тодорхойлсон. Сувгийн төвийн долгионы уртыг ITU сүлжээнд тохирох долгионы уртаар сонгоно.

суваг, WDM практикт суваг нь өөр өөр долгионы урттай бусад сувгуудын хамт тохиолдож болох тодорхой долгионы урттай ганц бөгөөд өвөрмөц дамжуулалт юм. Дамжуулах суваг нь төгсгөл хүртэлх физик замыг бас хэлж болно. Сувгийн хоорондын зай (GHz), нь DWDM бүрэлдэхүүн хэсэг эсвэл модулиуд дахь хөрш хоёр сувгийн төвийн давтамжийн хоорондох давтамжийн зөрүү юм. BaySpec дахь DWDM MUX/DEMUX төхөөрөмжүүдийн сувгийн хоорондын зай 50, 75,100 ба 200 GHz байна.

Төвийн долгионы уртын зөрүү (pm) нь стандарт ITU сүлжээнд хамаарах тодорхой сувгийн бодит төвийн долгионы уртын харьцангуй шилжилт юм. Долгионы уртын шилжилт нь оптик системийн зохисгүй тохируулга болон дизайнаас үүдэлтэй байж болно.

Сувгийн дамжуулалтын зурвасын өргөн (нм) нь өгөгдсөн чадлын түвшинд харгалзах төвийн долгионы урт (эсвэл давтамж) орчмын хамгийн их долгионы урт (эсвэл давтамж) гэж тодорхойлогддог. Одоо энэ салбар нь 0.5 дБ-ээс доош эрчим хүчний түвшний тодорхойлолтыг маш сайн хүлээн зөвшөөрч байна. Сувгийн төвийн долгионы уртаас шалтгаалан үйл ажиллагааны сувгийн дамжуулах зурвасын өргөн нь ITU сүлжээнд төвийн долгионы урт яг таарсан үеийнхээс бага байж болохыг анхаарна уу.

Дулааны долгионы уртын тогтвортой байдал (pm/°C) нь өрөөний температурт (23°C) төвийн долгионы уртын утгын температурын өөрчлөлтөөс шалтгаалан тодорхой сувгийн спектрийн төвийн хамгийн их долгионы уртын шилжилтийг тодорхойлдог.

Дамжуулах хамтлаг, Заасан оруулах алдагдлыг дагаж мөрддөг шүүлтүүрийн нэрлэсэн, төв долгионы уртын долгионы уртын мужийг өгдөг тодорхойлолт. Практикт энэ нь төв долгионы уртаас холдох лазерын шилжилтийн шүүлтүүрийн хүлцэл юм. Жишээлбэл, CWDM шүүлтүүрийн ердийн нэвтрүүлэх зурвас нь төвийн долгионы урттай харьцуулахад ± 6.5 нм байна. Тиймээс 1551 нм лазер нь нэмэлт сувгийн алдагдалгүйгээр 1544.5 нм-ээс 1557.5 нм-ийн зайд ажиллах боломжтой.

Оруулах алдагдал, дамжуулах шугам эсвэл оптик шилэнд WDM шүүлтүүр оруулсны үр дүнд дохионы хүч алдагдах ба ихэвчлэн децибелээр (дБ) илэрхийлэгддэг.

Буцаах алдагдал, Оптик шилэн дохио нь оптик бүрэлдэхүүн хэсэгт (оптик шилэн холбогч гэх мэт) орох эсвэл гарах үед тасалдал ба эсэргүүцлийн үл нийцэл нь тусгал эсвэл буцаж ирэхэд хүргэдэг. Туссан эсвэл буцаж ирсэн дохионы тэжээлийн алдагдлыг буцах алдагдал (RL) гэж нэрлэдэг. Оруулах алдагдал нь голчлон оптик холбоос алдагдалтай тулгарах үед үр дүнгийн дохионы утгыг хэмжихэд зориулагдсан бол буцах алдагдал нь оптик холбоос бүрэлдэхүүн хэсгийн хандалттай тулгарах үед тусгалын дохионы алдагдлын утгыг хэмжихэд оршино.

Туйлшралаас хамааралтай алдагдал (PDL), WDM шүүлтүүрийн алдагдал нь гэрлийн оптик туйлшралаас хамаарна. PDL нь оптик туйлшралын бүх төлөвт тохиолддог хамгийн их оруулах алдагдлын хамгийн том ялгаа юм. WDM бүтээгдэхүүний PDL нь аль ч сувгийн зөвшөөрөгдсөн хамгийн том PDL гэж заасан.

Туйлшралын горимын тархалт (PMD) долгион хөтлүүр дэх гэрлийн хоёр өөр туйлшрал нь ихэвчлэн ижил хурдаар дамждаг нь санамсаргүй согог, тэгш бус байдлын улмаас өөр өөр хурдтайгаар тархаж, оптик импульсийн санамсаргүй тархалтыг үүсгэдэг модаль дисперсийн нэг хэлбэр юм.

Сувгийн тусгаарлалт (дБ), Хүсээгүй порт дахь гэрлийн эрчмийг хүссэн порт дахь гэрлийн эрчмтэй харьцуулсан харьцааг өгөгдсөн долгионы уртад холын төгсгөл гэж нэрлэдэг. Тиймээс энэ нь нягт долгионы уртыг хуваах демултиплексерийн гаралт дээр өөр өөр долгионы уртыг хэр сайн салгаж байгааг харуулсан хэмжүүр юм.

Хажуугийн бус сувгийн тусгаарлалт (Зэргэлдээ бус сувгийн хөндлөн огтлолцол) (дБ) нь зэргэлдээ бус сувгуудаас тодорхой сувгийн нэвтрүүлэх зурваст үүсдэг хүсээгүй эрчим хүчний харьцангуй хэмжээ юм. Ихэвчлэн зэргэлдээ биш хоёр эхний сувгийг (зүүн ба баруун талд) тооцдог.

Суваг Ripple, Ripple нь шүүлтүүрийн дамжуулалтын зурвас дахь оруулгын алдагдлын дБ-ийн оргил ба оргил хүртэлх хамгийн их хэлбэлзэл гэж тодорхойлогддог. WDM бүтээгдэхүүний долгион нь аль ч сувагт тохиолдох хамгийн том зөвшөөрөгдөх долгионоор тодорхойлогддог.

Шууд чиглүүлэх (дБ)-ийг ойрын төгсгөл гэж нэрлэдэг бөгөөд энэ нь оролтын порт руу оруулсан оптик хүчийг бусад оролтын порт руу буцах оптик хүчтэй харьцуулсан харьцаа юм. DWDM-д удирдамжийг зөвхөн MUX төхөөрөмжид ашигладаг.

үйлдлийн температур (°C) нь төхөөрөмжийг ажиллуулж, техникийн үзүүлэлтүүдийг хадгалах боломжтой температурын хязгаар юм.

Агуулахын температур (°C) нь төхөөрөмжийг ямар ч гэмтэлгүйгээр хадгалах боломжтой, техникийн үзүүлэлтүүдийн дагуу ажиллах температураас дээш ажиллах боломжтой температурын хязгаар юм.

Шүүлтүүрийн долгионы уртыг хуваах мультиплексер (FWDM), Бүрэлдэхүүн хэсэг нь янз бүрийн долгионы урттай гэрлийг өргөн долгионы мужид нэгтгэдэг эсвэл тусгаарладаг. Эдгээр нь оруулах алдагдал маш бага, туйлшралын хамаарал бага, өндөр тусгаарлалт, байгаль орчны маш сайн тогтвортой байдлыг санал болгодог. Өвөрмөц гахайн сүүл боловсруулалт, өндөр чанартай AR бүрэх замаар өндөр эрчим хүч боловсруулах чадварыг бий болгодог. Эдгээр бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг оптик өсгөгч, WDM сүлжээ, шилэн оптик хэрэгсэлд өргөнөөр ашигласан.

Улаан/Цэнхэр зурвас шүүлтүүр, нь нимгэн хальсан шүүлтүүрийн бүрэлдэхүүн хэсэг бөгөөд энэ нь гурван порттой төхөөрөмж юм. Нэг портыг "нийтлэг" гэж нэрлэдэг. Нөгөө хоёр порт нь хоёр долгионы урттай "хамтлаг"-ыг дамжуулах хоолойгоор хангадаг. Хоёр тууз нь цэнхэр(λ<1543нм) ба улаан(λ>1547нм) байна. Нэг хамтлаг нь тусгалтай хөлөөр, нөгөө хамтлаг нь хажуугийн хөлөөр дамждаг.

Юмны WDM технологи
Зураг 4: WDM технологийн улаан/цэнхэр туузан шүүлтүүр.

Улаан/Цэнхэр шүүлтүүр ашигладаг DWDM модулийн хувьд Mux-г Demux-тэй хослуулж болно. Жишээлбэл, Mux нь DWDM сувгуудыг Red nad-д нэгтгэдэг бол Demux нь DWDM сувгуудыг Blue Band-д тусгаарладаг. Улаан/Цэнхэр шүүлтүүрийг ашигласнаар Улаан дамжуулах суваг болон Цэнхэр хүлээн авах сувгуудыг нэг шилэнд нэгтгэж болно.

Оптик нэмэх дусал мультиплексор (OADM),  Нэг горимт утас (SMF) руу эсвэл гадагш гэрлийн янз бүрийн сувгийг олон талт болгох, чиглүүлэхэд долгионы уртыг хуваах олон талт системд ашигладаг төхөөрөмж. Энэ бол оптик харилцаа холбооны сүлжээг бий болгох, барихад ашигладаг оптик зангилааны төрөл юм. Энд "нэмэх" ба "унагах" нь төхөөрөмжийн нэг буюу хэд хэдэн шинэ долгионы сувгийг одоо байгаа олон долгионы WDM дохионд нэмэх ба/эсвэл нэг буюу хэд хэдэн сувгийг буулгаж, тэдгээр дохиог нөгөө рүү дамжуулах чадварыг хэлнэ. сүлжээний зам. OADM нь тодорхой төрлийн оптик хөндлөн холболт гэж үзэж болно.

Юмны WDM технологи дахь OADM
Зураг 5: OADM дохионы урсгал

Athermal Arrayed Wave Guide Grating (AAWG), Цахиурын технологи дээрх цахиурт суурилсан нягт долгионы уртын хуваагч (DWDM) нь цахилгаан эрчим хүч шаарддаггүй ITU суваг хоорондын зайг ашиглахад зориулагдсан. Энэ нь 50нм-ээс 100нм хүртэлх ITU Grid DWDM долгионы урттай 1526GHz эсвэл 1565GHz сувгийн зайд ажилладаг. AAWG DWDM нь цахилгаан байхгүй тохиолдолд шүүлтүүр төрлийн DWDM Mux DeMux-ийг солиход ашиглаж болно. Хямд өртөг, өндөр гүйцэтгэл нь метро болон холын зайн DWDM програмуудад тохиромжтой шийдэл болгодог.

Гауссын AWG Энэ нь сувгийн дамжуулалтын зурвасын хэлбэрийг Гауссын функцээр дүрсэлсэн AWG дизайны хамгийн энгийн төрөл юм. Гауссын AWG нь бүх AWG төрлөөс хамгийн бага оруулгын алдагдлыг өгдөг боловч Гауссын муруйн оргилыг ажлын температурын бүрэн хязгаарт байлгахын тулд системийн бусад бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд илүү хатуу хүлцэл шаарддаг.

Гауссын дамжуулалтын хамтлаг (nm) нь нэвтрүүлэх зурвас доторх спектрийн профайл нь үндсэндээ Гауссынх байдаг DWDM MUX/DEMUX төхөөрөмжүүдийн ангиллыг заадаг.

Хавтгай дээд дамжуулалтын хамтлаг (nm) нь нэвтрүүлэх зурвас дахь спектрийн профайл нь Гауссын профайлтай харьцуулахад харьцангуй тэгш байдаг DWDM MUX/DEMUX төхөөрөмжүүдийн ангиллыг заадаг. Хавтгай дээд спектрийн профиль нь супер Гаусс эсвэл хайрцаг хэлбэртэй байж болно. 

Компакт CWDM нь CWDM-ийн мини хувилбар юм. CWDM-тэй ижилхэн ажилладаг TFF (Thin Film Filter) дээр суурилсан долгионы уртыг хуваах олон талт технологи. Үүний ялгаа нь CCWDM нь чөлөөт зайны технологийг ашигладаг бөгөөд CWDM модулиудтай харьцуулахад багцын хэмжээ ихээхэн багасч, оруулах алдагдал бага, илүү тогтвортой байдаг.

Орон нутгийн сүлжээний долгионы уртын хуваалт (LWDM), нь 100G SFP200 дамжуулагч төхөөрөмжид ашиглахаар тохируулсан 400G, 25G, 28G оптик холбоосуудад ашигладаг хамгийн сүүлийн үеийн xWDM технологиудын нэг юм. Энэхүү шинэчлэл нь сүлжээний дизайны илүү уян хатан байдлыг хангаж, LAN WDM долгионы уртыг ашиглан 5G болон 100G LAN-WDM дамжуулагчийг ашиглан 200G хэрэгжүүлэх боломжийг олгодог. 

Метро долгионы уртын хуваалт, мөн бичил оптик долгионы уртын хуваагч (MWDM), нь CWDM-ийн 6 долгионы уртад суурилж, 3.5 нм-ээр зүүн, баруун тийш шилжиж, 12 долгион болж өргөжсөн бөгөөд зардал багатай төлөвлөгөөний нэг юм.