CバンドやLバンドを超えた光伝送は可能ですか？

光伝送では、光伝送システムの大容量化を期待して、スペクトルの拡張を検討することがよくあります。 現在市販されている最大のスペクトル範囲は、C バンドと L バンド、および拡張 C++ バンドと L++ バンドで、最大スペクトル幅は 12 THz に達します。 図に示すように、これらの帯域は基本的にファイバ減衰の最小範囲にあります。

これらの光ファイバーでは、最もマイナーな場所の減衰が発生するため、ネットワークのコストを最も低くすることができます。より正確には、光レイヤーの構築コストが最適です。 （光ファイバー損失の成分とその低減方法は？）

波の結合と分配/WSS のコストに加えて、光レイヤーのソリューションは通常、次の側面に焦点を当てています。

• アンプのコスト
• リレー回生費用

伝送距離が100kmを超える場合に使用 EDFA ファイバーによる減衰を補償します。 ただし、光ファイバー回線の減衰がこの範囲を超える場合は、通常、ラマン増幅器を使用して長距離の伝送容量を増やします。 ラマンは増幅能力が高く、ノイズも少なくなります。 ただし、ラマンはより高価であり、開封および保守のための Opex は通常の EDFA よりもはるかに高くなります。

中継再生では、ファイバの減衰量が大きすぎると、等距離の局間にアンプを増設する必要があり、アンプから発生する自然放出ノイズ（ASE）が蓄積されます。 これにより、スパンの数も増加するため、波長は、より多くの波の結合および分配/WSS ベニアを透過する必要があります。 その結果、OSNR の性能が低下するため、設計段階で 3R などの機能を実現するために中継ボードを追加する必要があり、最終的に過剰な設備投資につながります。

したがって、一般に、信号を伝送する帯域を選択する際には、減衰が最も少ないファイバー帯域を選択しようとします。 これが、現在の主流のメーカーがC / Lバンドでそれを行うことを選択する理由です.

では、C と L のほかに、光透過のためにどのようなスペクトル範囲を開発できるでしょうか? 冒頭の写真には、CとLの他に長波長のUバンドと短波長のO/E/Sバンドがあります。

長波長Uバンド用。 長波長ほど曲げ損失の影響が大きくなるという問題があります。 下の図では、光モードは、同じ曲げ半径で波長が長くなるにつれて小さくなり、損失が大きくなります。

もちろん、Uバンドで伝送することは不可能ではありません。そのためには、フォトニック結晶ファイバーなど、より耐屈曲性に優れた光ファイバーを開発する必要があります。 現在の段階では、光ファイバーの主流の傾向と普遍的なアプリケーションに完全には適合しません.

この場合、O/E/S などのより短い波長範囲で選択できますか?

光システムの評価にも一般的に使用される、これらの波長帯域内のファイバー伝送性能指標を見てみましょう。

• 減衰比
• 非線形効果

水ピーク損失、レイリー散乱、紫外線損失によるファイバーの減衰については、これらの個々の帯域でのファイバーの減衰は、C/L バンド範囲よりもはるかに高いため、ファイバーの減衰を解決するための増幅器の必要性が高まっています。 代替希土類元素または拡張ラマン増幅器に基づく増幅技術も実験的に検証されており、次の図はさまざまな元素を使用した増幅器の種類を示しています。

ファイバーの非線形効果は波長に反比例し、波長が短いほど非線形性が深刻になるため、非線形効果は C バンド以下の波長でより深刻になります。 一方、ファイバの非線形性に関連する指標の XNUMX つはモジュールの有効面積であり、モジュール面積が大きいほど、非線形性に対する耐性が強くなります。 非線形性の詳細については、次の記事を参照してください: 光ファイバーにおける非線形効果とは?

上記の一節は、次の図（波長によるモードフィールド面積と非線形係数の変化について）でよく理解できます。 青い線 γ はファイバの非線形係数、黒い線 Aeff は有効モード フィールド領域です。 波長が短くなるにつれて、モード フィールド領域が減少し、非線形性に対する抵抗が減少しますが、非線形係数が増加するため、ファイバからの非線形効果がより深刻になります。

さらに、ファイバによってもたらされる分散とさまざまな波長への影響も、システムの非線形性指数の要因となります。 100Gで超 100G 分散の問題は、電気ドメイン補償によって十分に解決されています。

したがって、さまざまな範囲の波長について、分散があることを恐れることはありませんが、分散が小さすぎるか、まったくないことさえ懸念されます。 より小さな分散またはゼロ分散は、非常に深刻なカー効果 (非線形効果) をもたらすためです。 次の図は、さまざまなファイバー タイプの分散の変化を示しています。

一般的に使用されているファイバー G.652 の現在の分散値は、O バンドで 0 付近に変動し、G.655 は S バンドで 0 付近に変動していることがわかります。 G.653 ファイバーの場合、その分散は C バンドで約 0 です。これが、G.653 ファイバー (ここでは G.655 ファイバーでさえ分散が小さい) が後の 100G 以降のシステムで一般的に使用されない理由の XNUMX つです。

上記では、より短い波長の開発の減衰と非線形性を考慮する必要があることを簡単に説明しましたが、技術検証後の商業的成熟度の商業的コストも重要な考慮事項です。

最初に戻ると、実際には、より短い波長の利用がすでに実装されています。たとえば、C++ および L++ バンドは、S および L バンドで約 10nm のスペクトルを利用するように実際に拡張されています。 近い将来、C や L を超えたスペクトル リソースが光伝送に利用されるようになると考えられています。