I fiberoptisk kommunikasjon er valg av lysbølgelengde som radiofrekvensinnstilling og kanalvalg. Bare ved å velge riktig «kanal» kan signalet overføres klart og stabilt. Hvorfor har noen optiske moduler en overføringsavstand på bare 500 meter, mens andre kan strekke seg over hundrevis av kilometer? Mysteriet ligger i «fargen» på lysstrålen – mer presist, lysets bølgelengde.
I moderne optiske kommunikasjonsnettverk spiller optiske moduler med forskjellige bølgelengder helt forskjellige roller. De tre kjernebølgelengdene 850 nm, 1310 nm og 1550 nm danner det grunnleggende rammeverket for optisk kommunikasjon, med klar arbeidsdeling når det gjelder overføringsavstand, tapskarakteristikker og bruksscenarier.
1. Hvorfor trenger vi flere bølgelengder?
Den grunnleggende årsaken til bølgelengdediversitet i optiske moduler ligger i to store utfordringer innen fiberoptisk overføring: tap og dispersjon. Når optiske signaler overføres i optiske fibre, oppstår energidemping (tap) på grunn av absorpsjon, spredning og lekkasje i mediet. Samtidig forårsaker den ujevne forplantningshastigheten til forskjellige bølgelengdekomponenter signalpulsutvidelse (dispersjon). Dette har gitt opphav til flerbølgelengdeløsninger:
•850nm-båndet:opererer hovedsakelig i multimodus optiske fibre, med overføringsavstander som vanligvis varierer fra noen få hundre meter (for eksempel ~550 meter), og er hovedkraften for overføring over korte avstander (for eksempel i datasentre).
•1310nm-båndet:viser lave spredningsegenskaper i standard single-mode fibre, med overføringsavstander opptil titalls kilometer (for eksempel ~60 kilometer), noe som gjør den til ryggraden i mellomdistanseoverføring.
•1550nm-båndet:Med den laveste dempningshastigheten (omtrent 0,19 dB/km) kan den teoretiske overføringsavstanden overstige 150 kilometer, noe som gjør den til kongen av langdistanse- og til og med ultralangdistanseoverføring.
Fremveksten av bølgelengdedelingsmultipleksing (WDM)-teknologi har økt kapasiteten til optiske fibre betraktelig. For eksempel oppnår enkeltfiber toveis optiske moduler (BIDI) toveis kommunikasjon på en enkelt fiber ved å bruke forskjellige bølgelengder (som 1310 nm/1550 nm kombinasjon) i sende- og mottakerenden, noe som sparer fiberressurser betydelig. Mer avansert tett bølgelengdedelingsmultipleksing (DWDM)-teknologi kan oppnå svært smal bølgelengdeavstand (som 100 GHz) i spesifikke bånd (som O-bånd 1260-1360 nm), og en enkelt fiber kan støtte dusinvis eller til og med hundrevis av bølgelengdekanaler, noe som øker den totale overføringskapasiteten til Tbps-nivået og fullt ut frigjør potensialet til fiberoptikk.
2. Hvordan velge bølgelengden til optiske moduler vitenskapelig?
Valg av bølgelengde krever omfattende vurdering av følgende nøkkelfaktorer:
Overføringsavstand:
Kort avstand (≤ 2 km): helst 850 nm (multimodusfiber).
Medium avstand (10–40 km): egnet for 1310 nm (single-mode fiber).
Langdistanse (≥ 60 km): 1550 nm (single-mode fiber) må velges, eller brukes i kombinasjon med en optisk forsterker.
Kapasitetskrav:
Konvensjonell virksomhet: Moduler med fast bølgelengde er tilstrekkelig.
Stor kapasitet og høy tetthetsoverføring: DWDM/CWDM-teknologi er nødvendig. For eksempel kan et 100G DWDM-system som opererer i O-båndet støtte dusinvis av bølgelengdekanaler med høy tetthet.
Kostnadshensyn:
Modul med fast bølgelengde: Den opprinnelige enhetsprisen er relativt lav, men reservedeler med flere bølgelengdemodeller må være på lager.
Modul for justerbar bølgelengde: Den opprinnelige investeringen er relativt høy, men gjennom programvarejustering kan den dekke flere bølgelengder, forenkle håndtering av reservedeler og på lang sikt redusere kompleksitet og kostnader for drift og vedlikehold.
Applikasjonsscenario:
Datasentersammenkobling (DCI): DWDM-løsninger med høy tetthet og lavt strømforbruk er vanlige.
5G fronthaul: Med høye krav til kostnad, latens og pålitelighet er industridesignede enkeltfiber toveismoduler (BIDI) et vanlig valg.
Bedriftsparknettverk: Avhengig av avstands- og båndbreddekrav kan det velges laveffekts-, mellom- til kortdistanse-CWDM-moduler eller moduler med fast bølgelengde.
3. Konklusjon: Teknologisk utvikling og fremtidige hensyn
Teknologien for optiske moduler fortsetter å utvikle seg raskt. Nye enheter som bølgelengdeselektive svitsjer (WSS) og flytende krystaller på silisium (LCoS) driver utviklingen av mer fleksible optiske nettverksarkitekturer. Innovasjoner rettet mot spesifikke bånd, som O-båndet, optimaliserer kontinuerlig ytelsen, for eksempel ved å redusere modulenes strømforbruk betydelig samtidig som det opprettholder tilstrekkelig optisk signal-til-støy-forhold (OSNR).
I fremtidens nettverkskonstruksjon må ingeniører ikke bare beregne overføringsavstanden nøyaktig når de velger bølgelengder, men også grundig evaluere strømforbruk, temperaturtilpasningsevne, distribusjonstetthet og drifts- og vedlikeholdskostnader over hele livssyklusen. Optiske moduler med høy pålitelighet som kan operere stabilt i titalls kilometer i ekstreme miljøer (som -40 ℃ streng kulde) blir en viktig støtte for komplekse distribusjonsmiljøer (som eksterne basestasjoner).
Publisert: 18. september 2025