Erweiterte optische Komponenten - WDM-Multiplexer

Erweiterte optische Komponenten - WDM-Multiplexer

Der WDM-Multiplexer ist ein Gerät, das die WDM-Technologie (Wavelength Division Multiplexing) verwendet, um verschiedene optische Wellenlängen von zwei oder mehr optischen Fasern in nur einer optischen Faser zu kombinieren. Dieses Kombinieren oder Koppeln der Wellenlängen kann beim Erhöhen der Bandbreite eines faseroptischen Systems sehr nützlich sein. WDM-Multiplexer werden paarweise verwendet: Einer am Anfang der Faser, um die Eingänge zu koppeln, und einer am Ende der Faser, um die getrennten Wellenlängen zu entkoppeln und dann in getrennte Fasern zu leiten. Ein WDM-Multiplexer kann als eine Glasfaserautobahn betrachtet werden; Die Autobahn kann eine sehr große Bandbreite unterstützen, wodurch die Kapazität des Systems erhöht wird.

Jeder Kanal in einem WDM-Multiplexer ist dafür ausgelegt, eine bestimmte optische Wellenlänge zu übertragen. Der Multiplexer arbeitet sehr ähnlich wie ein Koppler am Anfang der Lichtleitfaser und als Filter am Ende der Lichtleitfaser. Beispielsweise hätte ein 8-Kanal-Multiplexer die Fähigkeit, acht verschiedene Kanäle oder Wellenlängen von getrennten optischen Fasern auf eine optische Faser zu kombinieren. Um die enorme Bandbreite am Ende der optischen Faser auszunutzen, stellt ein weiterer Multiplexer (Demultiplexer) die getrennten Wellenlängen wieder her. Die folgende Abbildung zeigt ein einfaches WDM-System, das aus mehreren Lichtquellen, einem WDM-Multiplexer oder -Kombinierer, der die Wellenlängen in einer optischen Faser kombiniert, und einem WDM-Demultiplexer oder optischen Splitter besteht, der die Wellenlängen zu ihren jeweiligen Empfängern trennt.

Arten von WDM-Multiplexern

• CWDM- und DWDM-Multiplexer

WDM-Multiplexer sind in verschiedenen Größen erhältlich, werden jedoch am häufigsten mit Konfigurationen mit 2, 4, 8, 16, 32 und 64 Kanälen angeboten. Die Arten von Multiplexern sind Breitband (oder Kreuzband), Schmalband und dicht. Breitband- oder Crossband-Multiplexer ( CWDM-Multiplexer ) sind Geräte, die einen breiten Wellenlängenbereich wie 1310 nm und 1550 nm kombinieren. Ein Schmalband-Multiplexer kombiniert mehrere Wellenlängen mit einem Kanalabstand von 1000 GHz. Ein dichter Multiplexer kombiniert Wellenlängen mit einem Kanalabstand von 100 GHz. Hier ist ein grundlegendes Breitband- oder Crossband-WDM-System dargestellt.

Schmalband-WDM-Systeme (DWDM-Systeme) haben Kanäle mit einem Abstand von 1000 GHz oder ungefähr 8 nm. Hier ist eine Abbildung, die ein grundlegendes Schmalband-WDM-System zeigt.

Der von der International Telecommunications Union (ITU) empfohlene Industriestandard für DWDM- Multiplexer (Dense Wavelength Division Multiplexing Multiplexer) liegt bei 100 GHz oder einem Kanalabstand von ungefähr 0,8 nm. Es gibt C-Band-, S-Band- und L-Band-DWDM-Multiplexer. Das C-Band ist das 1550-nm-Band, das Wellenlängen von 1530 bis 1565 nm verwendet. Das S-Band verwendet Wellenlängen von 1525 bis 1538 nm und das L-Band Wellenlängen von 1570 bis 1610 nm.

Je näher die Kanäle beieinander liegen, desto mehr Kanäle können in ein Band eingefügt werden. Derzeit ist ein Abstand von 50 GHz verfügbar (die 50-GHz-DWDM-Multiplexer sind im Allgemeinen mit 64, 80, 88, 96 Kanälen ausgestattet). Es ist wichtig zu beachten, dass mit abnehmendem Abstand oder abnehmender Breite jedes Kanals die spektrale Breite kleiner wird. Dies ist relevant, da die Wellenlänge stabil oder dauerhaft genug sein muss, um nicht in einen Nachbarkanal zu driften. Der Lasersender hat nicht nur eine sehr enge spektrale Breite, sondern kann auch nicht driften (er muss immer die gleiche Wellenlänge ausgeben). Wenn sich die Ausgangswellenlänge des Lasersenders sogar um einige Zehntel Nanometer ändert, kann sie in den nächsten Kanal driften und Interferenzprobleme verursachen.

• Unidirektionale und bidirektionale WDM-Multiplexer

Es gibt verschiedene Konfigurationen von WDM-Multiplexern. Alles, was wir bisher behandelt haben, beschreibt ein unidirektionales WDM-System. Der unidirektionale WDM-Multiplexer ist so konfiguriert, dass der Multiplexer nur mit optischen Sendern oder Empfängern verbunden wird. Mit anderen Worten, es ermöglicht dem Licht, sich nur in eine Richtung zu bewegen, und bietet nur eine Simplex-Kommunikation über eine einzige optische Faser. Daher erfordern Vollduplex-Kommunikationen zwei optische Fasern.

Ein WDM-Multiplexer, der für die Verbindung mit Sendern und Empfängern ausgelegt ist, wird als bidirektional (BiDi) bezeichnet. Im Wesentlichen ist der BiDi WDM-Multiplexer für die optische Übertragung in beide Richtungen unter Verwendung nur einer optischen Faser ausgelegt. Zwei Kanäle unterstützen eine Vollduplex-Kommunikationsverbindung. In der folgenden Abbildung sind zwei BiDi-WDM-Multiplexer dargestellt, die über eine einzige Glasfaser kommunizieren.

Tipps zur Verwendung von WDM-Multiplexern
Wie bei jedem anderen Gerät, das einem Glasfasernetz hinzugefügt wird, müssen einige Faktoren berücksichtigt werden. Da Verluste ein zu berücksichtigender Faktor sind, sollten Sie beachten, dass die Einfügungsverluste bei Verwendung von WDM-Multiplexern umso größer sind, je mehr Kanäle vorhanden sind. Andere Spezifikationen, die bei der Verwendung von WDM-Multiplexern zu beachten sind, sind Isolation, PMD und die spektrale Bandbreite.

Zusammenfassung
WDM-Multiplexer sind weit verbreitete Geräte, mit denen die enorme Bandbreitenkapazität von Glasfasern genutzt werden kann, ohne die schnellsten Lasersender und -empfänger verwenden zu müssen. Denken Sie nur einmal darüber nach: Ein 8-Kanal-WDM-System mit direkt modulierten 2,5-Gbit / s-Lasersendern überträgt doppelt so viele Daten wie ein einzelner indirekt modulierter 10-Gbit / s-Lasersender. Mit WDM-Systemen können Konstrukteure Teile mit geringer Leistung kombinieren und ein Ultra-Performance-System erstellen. WDM-Systeme bieten das Beste für wenig Geld!