ஃபைபர் ஆப்டிக் உலகின் “வண்ணத் தட்டு”: ஆப்டிகல் மாட்யூல்களின் பரிமாற்றத் தூரங்கள் ஏன் இவ்வளவு வியத்தகு முறையில் வேறுபடுகின்றன

ஒளியிழைத் தகவல் தொடர்பு உலகில், ஒளியின் அலைநீளத்தைத் தேர்ந்தெடுப்பது ஒரு வானொலி நிலையத்தைச் சரிசெய்வது போன்றது—சரியான "அதிர்வெண்ணைத்" தேர்ந்தெடுப்பதன் மூலம் மட்டுமே சமிக்ஞைகளைத் தெளிவாகவும் நிலையாகவும் அனுப்ப முடியும். சில ஒளியியல் தொகுதிகள் வெறும் 500 மீட்டர் தூரம் மட்டுமே சமிக்ஞைகளை அனுப்பும்போது, ​​மற்றவை ஏன் நூற்றுக்கணக்கான கிலோமீட்டர் தூரம் வரை அனுப்ப முடிகிறது? இதன் இரகசியம் ஒளியின் "நிறத்தில்"—அதாவது, இன்னும் துல்லியமாகச் சொன்னால், ஒளியின் அலைநீளத்தில்—உள்ளது.

நவீன ஒளியியல் தகவல் தொடர்பு வலையமைப்புகளில், வெவ்வேறு அலைநீளங்களைக் கொண்ட ஒளியியல் தொகுதிகள் முற்றிலும் மாறுபட்ட பங்குகளை வகிக்கின்றன. 850nm, 1310nm, மற்றும் 1550nm ஆகிய மூன்று முக்கிய அலைநீளங்கள் ஒளியியல் தகவல் தொடர்பின் அடித்தளக் கட்டமைப்பை உருவாக்குகின்றன; இவற்றில் ஒவ்வொன்றும் பரிமாற்றத் தூரம், இழப்புப் பண்புகள் மற்றும் பயன்பாட்டுச் சூழல்களில் நிபுணத்துவம் பெற்றவையாக உள்ளன.

பல அலைநீளங்கள் ஏன் தேவைப்படுகின்றன?

ஒளித் தொகுதிகளில் அலைநீளப் பன்முகத்தன்மை ஏற்படுவதற்கான மூலக் காரணம், ஒளியிழைப் பரிமாற்றத்தில் உள்ள இரண்டு முக்கிய சவால்களான இழப்பு மற்றும் சிதறல் ஆகியவற்றில் அடங்கியுள்ளது. ஒளியிழைகளில் ஒளி சமிக்ஞைகள் அனுப்பப்படும்போது, ​​ஊடகத்தின் உறிஞ்சுதல், சிதறல் மற்றும் கசிவு காரணமாக ஆற்றல் குறைவு (இழப்பு) ஏற்படுகிறது. அதே நேரத்தில், வெவ்வேறு அலைநீளக் கூறுகளின் சீரற்ற பரவல் வேகம், சமிக்ஞைத் துடிப்பின் அகலமாதலை (சிதறல்) ஏற்படுத்துகிறது. இது பல அலைநீளத் தீர்வுகளுக்கு வழிவகுத்துள்ளது:

850nm அலைவரிசை: இது முக்கியமாக மல்டிமோட் ஒளியிழைகளில் இயங்குகிறது, இதன் பரிமாற்றத் தூரங்கள் பொதுவாக சில நூறு மீட்டர்கள் (உதாரணமாக ~550 மீட்டர்) வரை இருக்கும், மேலும் இது (தரவு மையங்களுக்குள் போன்ற) குறுகிய தூரப் பரிமாற்றத்திற்கான முக்கிய சக்தியாகும்.

1310nm அலைவரிசை: தரமான ஒற்றை-முறை இழைகளில் குறைந்த சிதறல் பண்புகளை வெளிப்படுத்தி, பல பத்து கிலோமீட்டர் (சுமார் 60 கிலோமீட்டர் போன்றவை) வரையிலான பரிமாற்றத் தூரங்களைக் கொண்டிருப்பதால், இது நடுத்தர தூரப் பரிமாற்றத்தின் முதுகெலும்பாக விளங்குகிறது.

1550nm அலைவரிசை: மிகக் குறைந்த அலைத்தணிப்பு விகிதத்துடன் (சுமார் 0.19dB/km), கோட்பாட்டு ரீதியான பரிமாற்றத் தூரம் 150 கிலோமீட்டரைத் தாண்டக்கூடும், இது நீண்ட தூர மற்றும் மிக நீண்ட தூரப் பரிமாற்றத்தின் சக்கரவர்த்தியாகத் திகழ்கிறது.

அலைநீளப் பிரிவு மல்டிபிளெக்சிங் (WDM) தொழில்நுட்பத்தின் வளர்ச்சியானது, ஒளியிழைகளின் திறனைப் பெருமளவில் அதிகரித்துள்ளது. எடுத்துக்காட்டாக, ஒற்றை இழை இருதிசை (BIDI) ஒளியியல் தொகுதிகள், அனுப்பும் மற்றும் பெறும் முனைகளில் வெவ்வேறு அலைநீளங்களைப் (1310nm/1550nm கலவை போன்றவை) பயன்படுத்துவதன் மூலம், ஒரே இழையில் இருதிசைத் தொடர்பை ஏற்படுத்துகின்றன. இது இழை வளங்களை கணிசமாகச் சேமிக்கிறது. மேலும் மேம்பட்ட அடர்த்தியான அலைநீளப் பிரிவு மல்டிபிளெக்சிங் (DWDM) தொழில்நுட்பமானது, குறிப்பிட்ட பட்டைகளில் (O-பட்டை 1260-1360nm போன்றவை) மிகக் குறுகிய அலைநீள இடைவெளியை (100GHz போன்றவை) அடைய முடியும். மேலும், ஒரு ஒற்றை இழையானது டஜன் கணக்கான அல்லது நூற்றுக்கணக்கான அலைநீள அலைவரிசைகளை ஆதரிக்க முடியும். இது மொத்தப் பரிமாற்றத் திறனை Tbps நிலைக்கு உயர்த்தி, ஒளியிழையின் முழு ஆற்றலையும் வெளிக்கொணர்கிறது.

ஒளியியல் தொகுதிகளின் அலைநீளத்தை அறிவியல் பூர்வமாக எவ்வாறு தேர்ந்தெடுப்பது?

அலைநீளத்தைத் தேர்ந்தெடுப்பதற்கு, பின்வரும் முக்கிய காரணிகளை முழுமையாகக் கருத்தில் கொள்ள வேண்டும்:

பரிமாற்ற தூரம்:

• குறுகிய தூரம் (≤ 2 கி.மீ): முன்னுரிமையாக 850 கடல் மைல் (மல்டிமோட் ஃபைபர்).
• நடுத்தர தூரம் (10-40 கி.மீ): 1310 கடல் மைல் (ஒற்றை-முறை இழை) க்கு ஏற்றது.
• நீண்ட தூரம் (≥ 60 கி.மீ): 1550nm (சிங்கிள்-மோட் ஃபைபர்) தேர்ந்தெடுக்கப்பட வேண்டும், அல்லது ஆப்டிகல் ஆம்ப்ளிஃபையருடன் இணைந்து பயன்படுத்தப்பட வேண்டும்.

கொள்ளளவுத் தேவை:

• வழக்கமான வணிகத்திற்கு: நிலையான அலைநீளத் தொகுதிகள் போதுமானவை.
• பெரிய கொள்ளளவு, உயர் அடர்த்திப் பரிமாற்றத்திற்கு: DWDM/CWDM தொழில்நுட்பம் தேவைப்படுகிறது. உதாரணமாக, O-பேண்டில் இயங்கும் ஒரு 100G DWDM அமைப்பானது, டஜன் கணக்கான உயர் அடர்த்தி அலைநீள அலைவரிசைகளை ஆதரிக்க முடியும்.

செலவுக் கருத்தாய்வுகள்:

• நிலையான அலைநீளத் தொகுதி: இதன் ஆரம்ப அலகு விலை ஒப்பீட்டளவில் குறைவாக உள்ளது, ஆனால் பல அலைநீள மாடல்களின் உதிரி பாகங்கள் கையிருப்பில் இருக்க வேண்டும்.
• சரிசெய்யக்கூடிய அலைநீளத் தொகுதி: இதன் ஆரம்ப முதலீடு சற்றே அதிகம், ஆனால் மென்பொருள் சரிசெய்தல் மூலம், இது பல அலைநீளங்களை உள்ளடக்கி, உதிரி பாகங்கள் நிர்வாகத்தை எளிதாக்கி, நீண்ட கால அடிப்படையில் செயல்பாடு மற்றும் பராமரிப்புச் சிக்கல்களையும் செலவுகளையும் குறைக்கும்.

பயன்பாட்டுச் சூழல்:

• தரவு மைய இடை இணைப்பு (DCI): அதிக அடர்த்தி, குறைந்த மின் நுகர்வு கொண்ட DWDM தீர்வுகள் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
• 5G ஃப்ரான்ட்ஹால்: செலவு, தாமதம் மற்றும் நம்பகத்தன்மை ஆகியவற்றில் உயர் தேவைகள் இருப்பதால், தொழில்துறை தரத்தில் வடிவமைக்கப்பட்ட ஒற்றை இழை இருவழி (BIDI) தொகுதிகள் ஒரு பொதுவான தேர்வாக உள்ளன.
• நிறுவனப் பூங்கா வலையமைப்பு: தூரம் மற்றும் அலைவரிசைத் தேவைகளைப் பொறுத்து, குறைந்த மின்சக்தி கொண்ட, நடுத்தர முதல் குறுகிய தூர CWDM அல்லது நிலையான அலைநீளத் தொகுதிகளைத் தேர்ந்தெடுக்கலாம்.

முடிவுரை: தொழில்நுட்பப் பரிணாமம் மற்றும் எதிர்காலக் கருத்தாய்வுகள்

ஒளியியல் தொகுதி தொழில்நுட்பம் தொடர்ந்து வேகமாக மேம்பட்டு வருகிறது. அலைநீளத் தேர்ந்தெடுப்பு நிலைமாற்றிகள் (WSS) மற்றும் சிலிக்கானின் மீதான திரவப் படிகம் (LCoS) போன்ற புதிய சாதனங்கள், மேலும் நெகிழ்வான ஒளியியல் வலையமைப்பு கட்டமைப்புகளின் வளர்ச்சிக்கு உந்துதலாக அமைகின்றன. O-பட்டை போன்ற குறிப்பிட்ட அலைவரிசைகளை இலக்காகக் கொண்ட புத்தாக்கங்கள், போதுமான ஒளியியல் சமிக்ஞை-இரைச்சல் விகித (OSNR) விளிம்பைப் பராமரிக்கும் அதே வேளையில், தொகுதியின் மின் நுகர்வைக் கணிசமாகக் குறைப்பது போன்ற செயல்திறன் மேம்பாடுகளைத் தொடர்ந்து செய்து வருகின்றன.

எதிர்கால வலையமைப்புக் கட்டமைப்பில், பொறியாளர்கள் அலைநீளங்களைத் தேர்ந்தெடுக்கும்போது பரிமாற்றத் தூரத்தைத் துல்லியமாகக் கணக்கிடுவது மட்டுமல்லாமல், மின் நுகர்வு, வெப்பநிலை ஏற்புத்திறன், நிறுவல் அடர்த்தி மற்றும் முழு ஆயுட்காலச் செயல்பாடு மற்றும் பராமரிப்புச் செலவுகள் ஆகியவற்றையும் விரிவாக மதிப்பீடு செய்ய வேண்டும். -40℃ கடும் குளிர் போன்ற தீவிரச் சூழல்களில் பல பத்து கிலோமீட்டர்களுக்கு நிலையாகச் செயல்படக்கூடிய உயர் நம்பகத்தன்மை கொண்ட ஒளியியல் தொகுதிகள், (தொலைநிலை அடிப்படை நிலையங்கள் போன்ற) சிக்கலான நிறுவல் சூழல்களுக்கு ஒரு முக்கிய ஆதரவாக மாறி வருகின்றன.