Est-il possible d'avoir une transmission optique au-delà des bandes C et L ?

En transmission optique, on explore souvent l'expansion du spectre dans l'espoir d'augmenter la capacité des systèmes de transmission optique. Les plus grandes gammes spectrales actuellement disponibles dans le commerce sont les bandes C et L, et les bandes étendues C++ et L++, qui peuvent atteindre une largeur spectrale maximale de 12 THz. Comme le montre la figure, ces bandes se situent essentiellement dans la plage minimale d'atténuation de la fibre.

Parce que dans ces fibres optiques, les atténuations de l'endroit le plus mineur peuvent faire en sorte que notre réseau coûte le moins cher, ou plus précisément, le coût de construction de la couche optique est optimal. (Composants de la perte de fibre optique et comment la réduire ?)

Outre le coût de la combinaison et de la distribution des ondes/WSS, les solutions pour la couche optique se concentrent généralement sur les aspects suivants :

• Coût des amplificateurs
• Coût de la régénération du relais

Lorsque la distance de transmission est supérieure à 100 km, nous utilisons EDFA pour compenser l'atténuation causée par la fibre. Cependant, lorsque l'atténuation de la ligne de fibre optique dépasse cette plage, nous utilisons généralement des amplificateurs Raman pour augmenter la capacité de transmission sur de plus longues distances. Raman a une capacité d'amplification plus élevée et peut également introduire moins de bruit. Cependant, Raman est plus cher et son Opex pour l'ouverture et la maintenance est beaucoup plus élevé que l'EDFA ordinaire.

Pour la régénération de relais, si l'atténuation de la fibre est trop importante, nous devons régler plus d'amplificateurs entre les stations à la même distance, et l'accumulation de bruit d'émission spontanée amplifiée (ASE) généré par les amplificateurs. Cela augmente également le nombre de portées, de sorte que les longueurs d'onde doivent pénétrer plus de placages de combinaison et de distribution d'ondes/WSS. En conséquence, les performances de l'OSNR sont réduites, de sorte que davantage de cartes relais doivent être ajoutées pour réaliser 3R et d'autres fonctions au stade de la conception, ce qui entraîne finalement des dépenses d'investissement excessives.

Par conséquent, en général, nous essaierons de choisir la bande de fibre la moins atténuée lors du choix de la bande pour transporter les signaux. C'est pourquoi les fabricants grand public actuels choisissent de le faire dans la bande C / L.

Alors, quelles autres plages du spectre pouvons-nous développer pour la transmission de la lumière en plus de C et L ? Dans l'image au début de l'article, en plus de C et L, il y a une bande U de longueur d'onde plus longue et une bande O/E/S de longueur d'onde plus courte.

Pour la bande U à plus grande longueur d'onde. Il fait face au problème que la perte de courbure a un effet plus important sur les longueurs d'onde plus longues. Dans la figure ci-dessous, le mode optique devient plus petit et perd plus avec l'augmentation de la longueur d'onde au même rayon de courbure.

Bien sûr, il n'est pas impossible de transmettre en bande U, ce qui oblige à développer des fibres optiques ayant une meilleure résistance à la flexion, comme les fibres à cristaux photoniques. Au stade actuel, cela ne correspond tout simplement pas tout à fait à la tendance dominante et à l'application universelle des fibres optiques.

Dans ce cas, pouvons-nous choisir dans la gamme de longueurs d'onde plus courte telle que O/E/S ?

Examinons les mesures de performance de transmission par fibre dans ces bandes d'ondes, qui sont également couramment utilisées pour évaluer les systèmes optiques.

• Atténuation
• Effets non linéaires

Pour l'atténuation de la fibre, en raison de la perte de pic d'eau, de la diffusion Rayleigh et de la perte ultraviolette, l'atténuation de la fibre dans ces bandes individuelles est beaucoup plus élevée que dans la gamme de bandes C/L, augmentant ainsi le besoin d'amplificateurs pour résoudre l'atténuation de la fibre. Des techniques d'amplification basées sur des terres rares alternatives ou des amplificateurs Raman étendus ont également été validées expérimentalement, et la figure suivante montre les types d'amplificateurs avec différents éléments.

Les effets non linéaires de la fibre sont inversement proportionnels à la longueur d'onde, plus la longueur d'onde est courte, plus la non-linéarité est grave, de sorte que les effets non linéaires seront plus graves pour les longueurs d'onde inférieures à la bande C. Pendant ce temps, un indicateur lié à la non-linéarité des fibres est la surface effective du module, plus la surface du module est grande, plus la résistance à la non-linéarité est forte. Pour plus d'informations sur la non-linéarité, veuillez vous référer à l'article : Qu'est-ce que l'effet non linéaire dans la fibre optique ?

Nous pouvons bien comprendre le passage ci-dessus par la figure suivante (sur la variation de la zone de champ de mode et du coefficient non linéaire avec la longueur d'onde). La ligne bleue γ est le coefficient non linéaire de la fibre et la ligne noire Aeff est la zone de champ de mode efficace. Lorsque la longueur d'onde diminue, la zone de champ de mode diminue et la résistance à la non-linéarité diminue, tandis que le coefficient non linéaire augmente, ce qui entraîne un effet non linéaire plus sévère de la fibre.

De plus, la dispersion apportée par la fibre et l'effet sur différentes longueurs d'onde est également un facteur dans l'indice de non linéarité du système. À 100G et super 100G taux, le problème de la dispersion a été bien résolu par la compensation du domaine électrique.

Par conséquent, pour différentes gammes de longueurs d'onde, nous n'avons pas peur d'avoir une dispersion mais nous nous inquiétons d'une dispersion trop faible ou même nulle. Parce qu'une dispersion plus petite ou une dispersion nulle entraînera un effet Kerr très grave (effet non linéaire). La figure suivante montre la variation de dispersion pour différents types de fibres.

On peut voir que la valeur de dispersion actuelle de la fibre couramment utilisée G.652 flotte autour de 0 en bande O et G.655 flotte autour de 0 en bande S. Pour la fibre G.653, sa dispersion est d'environ 0 dans la bande C, ce qui est l'une des raisons pour lesquelles la fibre G.653 (même la fibre G.655 a une faible dispersion ici) n'est pas couramment utilisée dans les systèmes 100G ultérieurs et supérieurs.

Ci-dessus, nous n'avons mentionné que brièvement l'atténuation et la non-linéarité du développement de longueurs d'onde plus courtes doivent être prises en compte, le coût commercial de la maturité commerciale après la vérification de la technologie est également une considération importante.

De retour au début, en fait, l'exploitation de longueurs d'onde plus courtes est déjà mise en œuvre, par exemple, les bandes C++ et L++ sont en fait étendues pour utiliser environ 10 nm de spectre dans les bandes S et L. On pense que dans un avenir proche, les ressources spectrales au-delà de C et L seront exploitées pour la transmission optique.