هل من الممكن للإرسال البصري خارج النطاقين C و L؟

في الإرسال البصري ، غالبًا ما نستكشف توسيع الطيف على أمل زيادة قدرة أنظمة الإرسال الضوئية. أكبر النطاقات الطيفية المتوفرة حاليًا تجاريًا هي نطاقي C و L ، ونطاقي C ++ و L ++ الممتدين ، والتي يمكن أن تصل إلى أقصى عرض طيفي يبلغ 12 تيراهيرتز. كما هو موضح في الشكل ، تقع هذه النطاقات بشكل أساسي في النطاق الأدنى لتوهين الألياف.

نظرًا لأن توهين الألياف الضوئية في المكان الأصغر ، يمكن أن يجعل تكلفة شبكتنا أقل أو أكثر دقة ، فإن تكلفة بناء الطبقة الضوئية هي الأمثل. (مكونات خسارة الألياف الضوئية وكيف تقللها؟)

بالإضافة إلى تكلفة تجميع الموجات وتوزيعها / WSS ، تركز حلول الطبقة الضوئية عادةً على الجوانب التالية:

• تكلفة مكبرات الصوت
• تكلفة تجديد التتابع

عندما تكون مسافة النقل أكثر من 100 كم ، فإننا نستخدم إدفا للتعويض عن التوهين الناجم عن الألياف. ومع ذلك ، عندما يتجاوز توهين خط الألياف الضوئية هذا النطاق ، فإننا عادة ما نستخدم مكبرات صوت رامان لزيادة قدرة الإرسال لمسافات أطول. يتمتع Raman بقدرة تضخيم أعلى ويمكنه أيضًا تقديم ضوضاء أقل. ومع ذلك ، فإن Raman أغلى ثمناً ، و Opex للفتح والصيانة أعلى بكثير من EDFA العادي.

بالنسبة لتجديد الترحيل ، إذا كان توهين الألياف كبيرًا جدًا ، فنحن بحاجة إلى ضبط المزيد من مكبرات الصوت بين المحطات على نفس المسافة ، وتراكم ضوضاء الانبعاث التلقائي المتضخم (ASE) الناتجة عن المضخمات. يؤدي هذا أيضًا إلى زيادة عدد الامتدادات ، بحيث تحتاج الأطوال الموجية إلى اختراق المزيد من تجميع الموجات وتوزيعها / قشرة WSS. ونتيجة لذلك ، يتم تقليل أداء OSNR ، لذلك يجب إضافة المزيد من لوحات الترحيل لتحقيق 3R ووظائف أخرى في مرحلة التصميم ، مما يؤدي في النهاية إلى زيادة النفقات الرأسمالية.

لذلك ، بشكل عام ، سنحاول اختيار نطاق الألياف الأقل توهينًا عند اختيار النطاق لحمل الإشارات. هذا هو السبب في أن الشركات المصنعة الحالية تختار القيام بذلك في نطاق C / L.

إذن ما هي نطاقات الطيف الأخرى التي يمكننا تطويرها لنقل الضوء إلى جانب C و L؟ في الصورة في بداية المقال ، بالإضافة إلى C و L ، هناك نطاق الموجة U الأطول وطول الموجة الأقصر O / E / S-band.

لطول الموجة الأطول U-band. إنه يواجه مشكلة أن فقدان الانحناء له تأثير أكبر على الأطوال الموجية الأطول. في الشكل أدناه ، يصبح الوضع البصري أصغر وأكثر خسارة مع زيادة الطول الموجي في نفس نصف قطر الانحناء.

بالطبع ، ليس من غير المجدي الإرسال في النطاق U ، الأمر الذي يتطلب منا تطوير ألياف ضوئية ذات مقاومة أفضل للانحناء ، مثل الألياف البلورية الضوئية. إنه لا يتناسب تمامًا في المرحلة الحالية مع الاتجاه السائد والتطبيق العالمي للألياف الضوئية.

في هذه الحالة ، هل يمكننا الاختيار في نطاق الطول الموجي الأقصر مثل O / E / S؟

دعنا نلقي نظرة على مقاييس أداء نقل الألياف داخل نطاقات الموجات هذه ، والتي تُستخدم أيضًا بشكل شائع لتقييم الأنظمة البصرية.

• تخفيف
• التأثيرات غير الخطية

بالنسبة لتوهين الألياف ، بسبب فقدان ذروة الماء وانتثار رايلي وفقد الأشعة فوق البنفسجية ، يكون توهين الألياف في هذه النطاقات الفردية أعلى بكثير مما هو عليه في نطاق النطاق C / L ، مما يزيد من الحاجة إلى مكبرات الصوت لحل توهين الألياف. تم أيضًا التحقق من صحة تقنيات التضخيم المستندة إلى عناصر أرضية نادرة بديلة أو مكبرات صوت رامان الممتدة بشكل تجريبي ، ويوضح الشكل التالي أنواع مكبرات الصوت ذات العناصر المختلفة.

تتناسب التأثيرات اللاخطية للألياف عكسياً مع الطول الموجي ، فكلما كان الطول الموجي أقصر ، زادت خطورة اللاخطية ، وبالتالي ستكون التأثيرات غير الخطية أكثر خطورة بالنسبة للأطوال الموجية التي تقل عن النطاق C. وفي الوقت نفسه ، فإن أحد المؤشرات المتعلقة بالألياف غير الخطية هو مساحة الوحدة الفعالة ، فكلما كانت مساحة الوحدة أكبر ، زادت مقاومة اللاخطية. لمزيد من المعلومات حول اللاخطية ، يرجى الرجوع إلى المقالة: ما هو التأثير اللاخطي في الألياف الضوئية؟

يمكننا أن نفهم المقطع أعلاه جيدًا من خلال الشكل التالي (حول تباين منطقة حقل النمط والمعامل غير الخطي مع الطول الموجي). الخط الأزرق γ هو المعامل غير الخطي للألياف ، والخط الأسود Aeff هو منطقة مجال الوضع الفعال. مع انخفاض الطول الموجي ، تقل مساحة مجال النمط وتقل مقاومة اللاخطية ، بينما يزداد المعامل اللاخطي ، مما يؤدي إلى تأثير غير خطي أكثر شدة من الألياف.

بالإضافة إلى ذلك ، فإن التشتت الذي تجلبه الألياف والتأثير على الأطوال الموجية المختلفة هو أيضًا عامل في مؤشر النظام اللاخطي. في 100G وسوبر 100غ معدلات ، تم حل مشكلة التشتت بشكل جيد عن طريق تعويض المجال الكهربائي.

لذلك ، بالنسبة إلى نطاقات مختلفة من الأطوال الموجية ، لا نخاف من التشتت ولكننا نشعر بالقلق إزاء التشتت القليل جدًا أو حتى عدم التشتت. لأن التشتت الأصغر أو عدم التشتت سيؤدي إلى تأثير كير خطير للغاية (تأثير غير خطي). يوضح الشكل التالي تباين التشتت لأنواع الألياف المختلفة.

يمكن ملاحظة أن قيمة التشتت الحالية للألياف G.652 شائعة الاستخدام تطفو حول 0 في النطاق O وأن G.655 تطفو حول 0 في النطاق S. بالنسبة للألياف G.653 ، يكون تشتتها حوالي 0 في النطاق C ، وهو أحد أسباب عدم استخدام ألياف G.653 (حتى ألياف G.655 ذات التشتت الصغير هنا) بشكل شائع في الأنظمة اللاحقة 100G وما فوق.

ذكرنا أعلاه فقط بإيجاز أن التوهين واللامخطية لتطوير أطوال موجية أقصر يجب أن يؤخذ في الاعتبار ، والتكلفة التجارية للنضج التجاري بعد التحقق من التكنولوجيا هي أيضًا اعتبار مهم.

بالعودة إلى البداية ، في الواقع ، يتم بالفعل تنفيذ استغلال أطوال موجية أقصر ، على سبيل المثال ، تم توسيع نطاقي C ++ و L ++ بالفعل لاستخدام حوالي 10 نانومتر من الطيف في نطاقي S و L. يُعتقد أنه في المستقبل القريب ، سيتم استغلال موارد الطيف التي تتجاوز C و L للإرسال البصري.