Í heimi ljósleiðarasamskipta er val á ljósbylgjulengd eins og stilling á útvarpsbylgjum og val á rásum. Aðeins með því að velja rétta „rás“ er hægt að senda merkið skýrt og stöðugt. Hvers vegna hafa sumar ljósleiðaraeiningar aðeins 500 metra sendingarfjarlægð, en aðrar geta náð yfir hundruð kílómetra? Ráðgátan liggur í „lit“ þessa ljósgeisla – nánar tiltekið, bylgjulengd ljóssins.
Í nútíma ljósleiðarasamskiptakerfum gegna ljósleiðaraeiningar með mismunandi bylgjulengdum gjörólíkum hlutverkum. Þrjár kjarnabylgjulengdir, 850nm, 1310nm og 1550nm, mynda grunngrind ljósleiðarasamskipta, með skýrri verkaskiptingu hvað varðar sendingarfjarlægð, tapseiginleika og notkunarsvið.
1. Af hverju þurfum við margar bylgjulengdir?
Rót orsök bylgjulengdarfjölbreytni í ljósleiðaraeiningum liggur í tveimur megináskorunum í ljósleiðaraflutningi: tapi og dreifingu. Þegar ljósleiðarar eru sendir í ljósleiðurum verður orkutap (orkuþrengsli) vegna frásogs, dreifingar og leka miðilsins. Á sama tíma veldur ójafn útbreiðsluhraði mismunandi bylgjulengdarþátta breikkun (dreifingu) á merkipúlsum. Þetta hefur leitt til lausna með mörgum bylgjulengdum:
•850nm band:starfar aðallega í fjölþátta ljósleiðurum, þar sem sendingarfjarlægðir eru yfirleitt frá nokkur hundruð metrum (eins og ~550 metrar), og er aðalaflið fyrir sendingar yfir stuttar vegalengdir (eins og innan gagnavera).
•1310nm band:sýnir lága dreifingareiginleika í stöðluðum einhliða trefjum, með sendingarfjarlægð allt að tugum kílómetra (eins og ~ 60 kílómetra), sem gerir það að burðarás meðallangra sendinga.
•1550nm band:Með lægsta deyfingartíðni (um 0,19 dB/km) getur fræðileg sendingarfjarlægð farið yfir 150 kílómetra, sem gerir það að konungi langferða og jafnvel ofurlangferða sendinga.
Aukin notkun bylgjulengdarskiptingartækni (WDM) hefur aukið afkastagetu ljósleiðara til muna. Til dæmis ná tvíátta ljósleiðaraeiningar með einum ljósleiðara (BIDI) tvíátta samskiptum á einum ljósleiðara með því að nota mismunandi bylgjulengdir (eins og 1310nm/1550nm samsetningu) á sendi- og móttökuenda, sem sparar verulega auðlindir ljósleiðara. Ítarlegri tækni með þéttri bylgjulengdarskiptingu (DWDM) getur náð mjög þröngum bylgjulengdarbilum (eins og 100GHz) í tilteknum böndum (eins og O-band 1260-1360nm), og einn ljósleiðari getur stutt tugi eða jafnvel hundruð bylgjulengdarrása, sem eykur heildarflutningsgetuna upp í Tbps stig og nýtir til fulls möguleika ljósleiðara.
2. Hvernig á að velja vísindalega bylgjulengd ljósleiðaraeininga?
Val á bylgjulengd krefst ítarlegrar íhugunar á eftirfarandi lykilþáttum:
Sendingarfjarlægð:
Stutt fjarlægð (≤ 2 km): helst 850 nm (fjölþátta ljósleiðari).
Meðalfjarlægð (10-40 km): hentar fyrir 1310nm (einhliða ljósleiðara).
Langdræg fjarlægð (≥ 60 km): Velja verður 1550 nm (einhliða ljósleiðari) eða nota í samsetningu við ljósleiðara.
Krafa um afkastagetu:
Hefðbundin viðskipti: Einingar með fastri bylgjulengd eru nægjanlegar.
Mikil afkastageta og þéttleiki flutnings: DWDM/CWDM tækni er nauðsynleg. Til dæmis getur 100G DWDM kerfi sem starfar í O-bandinu stutt fjölda rásanna með þéttleika bylgjulengdar.
Kostnaðarsjónarmið:
Fastbylgjulengdareining: Upphafsverð á einingu er tiltölulega lágt, en varahlutir í mörgum bylgjulengdargerðum þurfa að vera til á lager.
Stillanleg bylgjulengdareining: Upphafsfjárfestingin er tiltölulega há, en með hugbúnaðarstillingu getur hún náð yfir margar bylgjulengdir, einfaldað varahlutastjórnun og til lengri tíma litið dregið úr flækjustigi og kostnaði við rekstur og viðhald.
Umsóknarsviðsmynd:
Samtenging gagnavera (DCI): DWDM lausnir með mikilli þéttleika og lágum orkunotkun eru almennar.
5G framhliðartenging: Með miklum kröfum um kostnað, seinkun og áreiðanleika eru iðnaðargæðahannaðar tvíátta trefjaeiningar (BIDI) algengt val.
Fyrirtækjagarðanet: Hægt er að velja lágorku-, meðal- til skammdræga CWDM-einingar eða einingar með fastri bylgjulengd, allt eftir fjarlægð og bandbreiddarkröfum.
3. Niðurstaða: Tækniþróun og framtíðarsjónarmið
Tækni ljósleiðaraeininga heldur áfram að þróast hratt. Ný tæki eins og bylgjulengdarsértækir rofar (WSS) og fljótandi kristal á sílikoni (LCoS) eru að knýja áfram þróun sveigjanlegri ljósleiðarakerfisarkitektúrs. Nýjungar sem miða á ákveðin svið, eins og O-sviðið, hámarka stöðugt afköst, svo sem að draga verulega úr orkunotkun eininganna og viðhalda nægilegu sjónrænu merkis-til-hávaðahlutfalli (OSNR).
Í framtíðarnetbyggingu þurfa verkfræðingar ekki aðeins að reikna út sendingarfjarlægðina nákvæmlega þegar bylgjulengdir eru valdar, heldur einnig að meta ítarlega orkunotkun, aðlögunarhæfni hitastigs, dreifingarþéttleika og rekstrar- og viðhaldskostnað yfir allan líftíma. Áreiðanlegar ljósleiðaraeiningar sem geta starfað stöðugt í tugi kílómetra í öfgafullu umhverfi (eins og -40 ℃ í miklum kulda) eru að verða lykilstuðningur fyrir flókin dreifingarumhverfi (eins og fjarlægar stöðvar).
Birtingartími: 18. september 2025