ஃபைபர் ஆப்டிக் உலகில் 'வண்ணத் தட்டு': ஆப்டிகல் தொகுதிகளின் பரிமாற்ற தூரம் ஏன் பெரிதும் மாறுபடுகிறது

ஃபைபர் ஆப்டிக் தகவல்தொடர்பு உலகில், ஒளி அலைநீளத்தைத் தேர்ந்தெடுப்பது ரேடியோ அதிர்வெண் சரிசெய்தல் மற்றும் சேனல் தேர்வு போன்றது. சரியான "சேனலை" தேர்ந்தெடுப்பதன் மூலம் மட்டுமே சிக்னலை தெளிவாகவும் நிலையானதாகவும் கடத்த முடியும். சில ஆப்டிகல் தொகுதிகள் ஏன் 500 மீட்டர் மட்டுமே பரிமாற்ற தூரத்தைக் கொண்டிருக்கின்றன, மற்றவை நூற்றுக்கணக்கான கிலோமீட்டர்களுக்கு மேல் பரவ முடியும்? மர்மம் அந்த ஒளிக்கற்றையின் 'நிறத்தில்' உள்ளது - இன்னும் துல்லியமாக, ஒளியின் அலைநீளத்தில்.

நவீன ஒளியியல் தொடர்பு நெட்வொர்க்குகளில், வெவ்வேறு அலைநீளங்களின் ஒளியியல் தொகுதிகள் முற்றிலும் மாறுபட்ட பாத்திரங்களை வகிக்கின்றன. 850nm, 1310nm மற்றும் 1550nm ஆகிய மூன்று மைய அலைநீளங்கள் ஒளியியல் தகவல்தொடர்புக்கான அடிப்படை கட்டமைப்பை உருவாக்குகின்றன, பரிமாற்ற தூரம், இழப்பு பண்புகள் மற்றும் பயன்பாட்டு காட்சிகள் ஆகியவற்றின் அடிப்படையில் உழைப்பின் தெளிவான பிரிவுடன்.

1. நமக்கு ஏன் பல அலைநீளங்கள் தேவை?

ஒளியியல் தொகுதிகளில் அலைநீள பன்முகத்தன்மைக்கான மூல காரணம், ஒளியிழை பரிமாற்றத்தில் இரண்டு முக்கிய சவால்களில் உள்ளது: இழப்பு மற்றும் சிதறல். ஒளியிழைகளில் ஒளியியல் சமிக்ஞைகள் கடத்தப்படும்போது, ​​ஊடகத்தின் உறிஞ்சுதல், சிதறல் மற்றும் கசிவு காரணமாக ஆற்றல் குறைப்பு (இழப்பு) ஏற்படுகிறது. அதே நேரத்தில், வெவ்வேறு அலைநீள கூறுகளின் சீரற்ற பரவல் வேகம் சமிக்ஞை துடிப்பு விரிவடைதலை (சிதறல்) ஏற்படுத்துகிறது. இது பல அலைநீள தீர்வுகளுக்கு வழிவகுத்துள்ளது:

•850nm அலைவரிசை:முக்கியமாக மல்டிமோட் ஆப்டிகல் ஃபைபர்களில் இயங்குகிறது, பொதுவாக சில நூறு மீட்டர்கள் (~550 மீட்டர்கள் போன்றவை) வரை பரிமாற்ற தூரங்களைக் கொண்டுள்ளது, மேலும் குறுகிய தூர பரிமாற்றத்திற்கான முக்கிய சக்தியாக (தரவு மையங்களுக்குள் போன்றவை) உள்ளது.

•1310nm அலைவரிசை:நிலையான ஒற்றை-முறை இழைகளில் குறைந்த சிதறல் பண்புகளை வெளிப்படுத்துகிறது, பத்து கிலோமீட்டர்கள் (~60 கிலோமீட்டர்கள் போன்றவை) வரை பரிமாற்ற தூரங்களைக் கொண்டுள்ளது, இது நடுத்தர தூர பரிமாற்றத்தின் முதுகெலும்பாக அமைகிறது.

•1550nm அலைவரிசை:மிகக் குறைந்த தணிப்பு விகிதத்துடன் (சுமார் 0.19dB/கிமீ), கோட்பாட்டு பரிமாற்ற தூரம் 150 கிலோமீட்டரைத் தாண்டும், இது நீண்ட தூர மற்றும் மிக நீண்ட தூர பரிமாற்றத்தின் ராஜாவாக அமைகிறது.

அலைநீளப் பிரிவு மல்டிபிளெக்சிங் (WDM) தொழில்நுட்பத்தின் எழுச்சி ஆப்டிகல் ஃபைபர்களின் திறனை பெரிதும் அதிகரித்துள்ளது. எடுத்துக்காட்டாக, ஒற்றை ஃபைபர் இருதிசை (BIDI) ஆப்டிகல் தொகுதிகள், கடத்தும் மற்றும் பெறும் முனைகளில் வெவ்வேறு அலைநீளங்களை (1310nm/1550nm சேர்க்கை போன்றவை) பயன்படுத்துவதன் மூலம் ஒற்றை ஃபைபரில் இருதிசை தொடர்பை அடைகின்றன, இதனால் ஃபைபர் வளங்கள் கணிசமாக சேமிக்கப்படுகின்றன. மேம்பட்ட அடர்த்தியான அலைநீளப் பிரிவு மல்டிபிளெக்சிங் (DWDM) தொழில்நுட்பம் குறிப்பிட்ட பட்டைகளில் (O-band 1260-1360nm போன்றவை) மிகக் குறுகிய அலைநீள இடைவெளியை (100GHz போன்றவை) அடைய முடியும், மேலும் ஒரு ஒற்றை ஃபைபர் டஜன் கணக்கான அல்லது நூற்றுக்கணக்கான அலைநீள சேனல்களை ஆதரிக்க முடியும், மொத்த பரிமாற்ற திறனை Tbps நிலைக்கு அதிகரிக்கிறது மற்றும் ஃபைபர் ஆப்டிக்கின் திறனை முழுமையாக வெளிப்படுத்துகிறது.

2.ஆப்டிகல் தொகுதிகளின் அலைநீளத்தை அறிவியல் பூர்வமாக எவ்வாறு தேர்ந்தெடுப்பது?

அலைநீளத்தைத் தேர்ந்தெடுப்பதற்கு பின்வரும் முக்கிய காரணிகளை விரிவாகக் கருத்தில் கொள்ள வேண்டும்:

பரிமாற்ற தூரம்:

குறுகிய தூரம் (≤ 2 கிமீ): முன்னுரிமை 850nm (மல்டிமோட் ஃபைபர்).
நடுத்தர தூரம் (10-40 கிமீ): 1310nm (ஒற்றை-முறை ஃபைபர்) க்கு ஏற்றது.
நீண்ட தூரம் (≥ 60 கிமீ): 1550nm (ஒற்றை-முறை இழை) தேர்ந்தெடுக்கப்பட வேண்டும், அல்லது ஆப்டிகல் பெருக்கியுடன் இணைந்து பயன்படுத்தப்பட வேண்டும்.

திறன் தேவை:

வழக்கமான வணிகம்: நிலையான அலைநீள தொகுதிகள் போதுமானவை.
பெரிய கொள்ளளவு, அதிக அடர்த்தி கொண்ட பரிமாற்றம்: DWDM/CWDM தொழில்நுட்பம் தேவை. எடுத்துக்காட்டாக, O-பேண்டில் இயங்கும் 100G DWDM அமைப்பு டஜன் கணக்கான உயர் அடர்த்தி அலைநீள சேனல்களை ஆதரிக்க முடியும்.

செலவு பரிசீலனைகள்:

நிலையான அலைநீள தொகுதி: ஆரம்ப அலகு விலை ஒப்பீட்டளவில் குறைவாக உள்ளது, ஆனால் உதிரி பாகங்களின் பல அலைநீள மாதிரிகள் இருப்பு வைக்கப்பட வேண்டும்.
டியூன் செய்யக்கூடிய அலைநீள தொகுதி: ஆரம்ப முதலீடு ஒப்பீட்டளவில் அதிகமாக உள்ளது, ஆனால் மென்பொருள் டியூனிங் மூலம், இது பல அலைநீளங்களை உள்ளடக்கியது, உதிரி பாகங்கள் நிர்வாகத்தை எளிதாக்குகிறது மற்றும் நீண்ட காலத்திற்கு, செயல்பாடு மற்றும் பராமரிப்பு சிக்கலான தன்மை மற்றும் செலவுகளைக் குறைக்கிறது.

பயன்பாட்டு சூழ்நிலை:

தரவு மைய இணைப்பு (DCI): அதிக அடர்த்தி, குறைந்த சக்தி கொண்ட DWDM தீர்வுகள் பிரதான நீரோட்டமாகும்.
5G ஃப்ரன்ஹால்: செலவு, தாமதம் மற்றும் நம்பகத்தன்மைக்கான அதிக தேவைகளுடன், தொழில்துறை தர வடிவமைக்கப்பட்ட ஒற்றை ஃபைபர் இருதிசை (BIDI) தொகுதிகள் ஒரு பொதுவான தேர்வாகும்.
நிறுவன பூங்கா நெட்வொர்க்: தூரம் மற்றும் அலைவரிசை தேவைகளைப் பொறுத்து, குறைந்த சக்தி, நடுத்தரம் முதல் குறுகிய தூரம் வரை CWDM அல்லது நிலையான அலைநீள தொகுதிகளைத் தேர்ந்தெடுக்கலாம்.

3. முடிவுரை: தொழில்நுட்ப பரிணாமம் மற்றும் எதிர்கால பரிசீலனைகள்

ஆப்டிகல் தொகுதி தொழில்நுட்பம் வேகமாக மீண்டும் மீண்டும் வருகிறது. அலைநீளத் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட சுவிட்சுகள் (WSS) மற்றும் சிலிக்கான் மீது திரவ படிகம் (LCoS) போன்ற புதிய சாதனங்கள் மிகவும் நெகிழ்வான ஆப்டிகல் நெட்வொர்க் கட்டமைப்புகளின் வளர்ச்சியை உந்துகின்றன. O-பேண்ட் போன்ற குறிப்பிட்ட பட்டைகளை இலக்காகக் கொண்ட புதுமைகள், போதுமான ஆப்டிகல் சிக்னல்-டு-இரைச்சல் விகிதத்தை (OSNR) பராமரிக்கும் போது தொகுதி மின் நுகர்வை கணிசமாகக் குறைப்பது போன்ற செயல்திறனை தொடர்ந்து மேம்படுத்துகின்றன.

எதிர்கால நெட்வொர்க் கட்டுமானத்தில், பொறியாளர்கள் அலைநீளங்களைத் தேர்ந்தெடுக்கும்போது பரிமாற்ற தூரத்தை துல்லியமாகக் கணக்கிடுவது மட்டுமல்லாமல், மின் நுகர்வு, வெப்பநிலை தகவமைப்பு, வரிசைப்படுத்தல் அடர்த்தி மற்றும் முழு வாழ்க்கைச் சுழற்சி செயல்பாடு மற்றும் பராமரிப்பு செலவுகளையும் விரிவாக மதிப்பீடு செய்ய வேண்டும். தீவிர சூழல்களில் (-40 ℃ கடுமையான குளிர் போன்றவை) பல்லாயிரக்கணக்கான கிலோமீட்டர்களுக்கு நிலையானதாக செயல்படக்கூடிய உயர் நம்பகத்தன்மை ஆப்டிகல் தொகுதிகள் சிக்கலான வரிசைப்படுத்தல் சூழல்களுக்கு (தொலைதூர அடிப்படை நிலையங்கள் போன்றவை) ஒரு முக்கிய ஆதரவாக மாறி வருகின்றன.