התפקיד הקריטי של אורך הגל בביצועים אופטיים

היעילות של מקלט אופטי אינה רק נקבעת על ידי חומר האלקטרוניקה הפנימי שלה או הגלאי; אורך הגל של אות האור הנכנס פועל כפרמטר יסוד השולט כמה ביעילות המקלט הופך פוטונים לתוך זרם חשמלי. בחירת אורך הגל המתאים ישירות משפיע על יחס אותות לרעש, שיעור שגיאה מעט, מערכת הכוללת להגיע.

מכלול של תלות באורך הגל

כדי להבין מדוע אורך הגל חשוב יעילות המקלט, יש לשקול שלוש תופעות הקשורות: אנרגיה פוטונית, ספיגה בחומר הגלאי, והתנהגות תלויה לאורך גל של סיבים אופטיים עצמו.

מקור: Photon Energy and Detector Responsivity

האנרגיה של פוטון היא יחסית לאורכי הגל שלה: אורכי גל קצרים (למשל, 850 nm) לשאת אנרגיה גבוהה יותר עבור פוטון מאשר אורכי גל ארוכים יותר (למשל, 1550 nm) ב photodetector, כל אחד נספג יכול לייצר גלאי אלקטרוני אחד, בתנאי שהאנרגיה שלו עולה על רצועת חצי מוליכים למחצה (למשל, יחס אלומיניום) לקליטורים בגודל של סיליקון (nbspepticial) הוא 15 גרם ל-Nortom) ל-Norapatives) סיליקון סיליקון סיליקון סיליקון סיליקון סיליקון סיליקון סיליקון סיליקון סיליקון אטומי הוא אטומי הוא ⁇ ⁇ 1510 סיליקון סיליקון סיליקון סיליקון סיליקון סיליקון סיליקון סגסוגת nbn-Norto ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

הגדלת סיבים והשפעה שלה על כוח מקבל

הסיבים האופטיים עצמם מציגים פרופיל אובדן תלוי גל.סיליק סיבים מציגים את ההגדלה הנמוכה ביותר ליד 1550 nm (ערך זמני 0.2 dB / ק"מ), עם חלון משני נמוך סביב 1310 nm (0.35 dB / ק"מ) בשעה 850 nm, אטמומנט הוא הרבה יותר גבוה (כ 2-3 dB / ק"מ), הגבלת שידורים מעשיים למרחקים מסוימים שקיבלו כוח נמוך יותר.

דיספרסון ו- Pulse Spreading

אורך הגל גם שולט בפיזור - הרחבת הדופקים האופטיים כשהם נוסעים במורד הסיבים. שני סוגים שולטים: פיזור chromatic (חומרי וגליון גל) ופיזור מודולים (בסיבים מרובי מוטציות) סיבים סטנדרטיים של יחיד-מונדס יש אפס פיזור כרומוזומטי קרוב ל-1310 nm ולא אפס ב-15 מיליון (כ-17 ps/nm) למרות שלעתים קרובות יש להפחית את רמת ההסתברות גבוהה יותר לצמצום של נתונים בטווח הארוך, אך ורק ל- 15.

אדריכלות ועיצוב מיוחד-שמשי

Detector Materials ו Bandgap Engineering

הקליטת המקדם של גלאי מוליכים למחצה היא פונקציה של אורך גל.לגילוי ישיר, הגלאי חייב להיות עבה מספיק כדי לספוג את רוב האור האירוע, אבל צומת עבה יותר להגדיל את הציפוי ולהפחית את המהירות. Pin photodiodes (p-layer, intrinsic, n-layer) נועדו לייעל את ה- off המסחר הזה.

רגישות ואורך הגל

רגישות המקבל מוגדר ככוח האופטי הממוצע המינימלי הנדרש כדי להשיג שיעור שגיאה מסוימת (בדרך כלל 1003FLT:0-1212-1203FLT:1) זה תלוי רעש תרמי, רעש ירי, רעש מגבר (רעש גל ארוך יותר נכנע תגובתי גבוהה יותר) עבור גלאי נתון, אך גם רעש גבוה יותר עקב תמונה מוגברת, כיוון שגובהו של 152, 000 גרם להפחתה גבוהה יותר של נפח זה עשוי להיות מופחת של נפח גבוה יותר של נפח של 0.

גלי אורכי גל ויישומים שלהם

ה-O-Band (1260-1360 nm)

ממוקם סביב 1310 nm, O-band (התזמורת המקורית) מציעה פיזור אפס chromatic ב סיבים חד-פעמיים סטנדרטיים.זה משמש נרחב עבור יישומים בינוניים (עד 40 ק"מ) כגון רשתות מטרופוליניות ורשתות אופטיות פסיביות (PON) מקבלי הלהקה הזאת נהנה מעונש פיזור נמוך, ומאפשר עיצוב פשוט יותר ללא פיצוי.

C-Band (1530-1565 nm)

C-band (הלהקה קונבנציונלית) מתאים לאזור הנמוך של סיבים סיליקה סביב 1550 nm.זה העבודה של מערכות ארוכות-הקול וצוללות. Erbium-doped סיבים amplifiers (EDFAs) לפעול ביעילות ברחבי הלהקה, המאפשר מגברות שיכול להגביר עשרות ערוצי גל במקביל.

L-Band (1565-1625 nm)

L-band (הלהקה הארוכה) משתרעת על אורכי גל ארוכים יותר שבו אובדן סיבים הוא מעט גבוה יותר מאשר ב C-band אבל עדיין נמוך (< 0.25 dB / ק"מ) זה משמש כדי להגדיל את היכולת הכוללת של חלוקת גל צפופה (DWDM) על ידי הוספת יותר ערוצים.קבלים עבור L-band חייבים להתמודד עם פיזור גבוה יותר (proxily 20ps / (nm) ב -1 1600 ק"מ) ו-n) ב-n) כדי להרחיב את גלאיטראז 'n' כהה יותר של גלאיטראז 'n') לתוך גלאיטראז 'n') ו-nרדם עשוי להיות מ 16 ק"מ"מ"מ) אבל יכול להיות ארוך יותר של גלאיטראז 'nרדאז 'נגמנטל יותר של גלאיטראז 'n' מאוחר יותר של גלאיטראז' מאוחר יותר של גלאיטראז 'נגמנטל יכול להיות ארוך יותר של גלאיטרנטי יכול להיות מ 16 ק"מ) אבל יכול להיות ארוך יותר של גלאיטראז 'נגמנט ארוך יותר של גלאיטראז 'נגמנט ארוך יותר של גלאיטרנטי יכול להיות מ"מ) אבל יכול להיות מ

עוד להקה

ה-S-band (1460-1530 נ"מ) ו-E-band (1360-1460 נ"מ) נפוצים פחות בשל גידול גבוה יותר מפסגות ספיגת מים (בעיקר ב- E-band) עם זאת, ההתקדמות בייצור סיבים הפחיתה את השיאים הללו, המאפשרת שימוש במערכות עתידיות.חוקרים גם חוקרים בודקים את U-band (162575 מיליון) ליישומים מיוחדים.

השפעה של אורך הגל על רעש וזיהוי אי-השלמות

Intensity Noise (RIN) ו- Wave אורך

מקורות לייזר מציגים RIN שיכולים להשתנות עם אורך גל.כמה לייזרים, כמו Fabry-Perot, יש יותר RIN על פני ספקטרום הרווח, בעוד לייזרים מבוזרים (DFB) מספקים RIN נמוך יותר באורך גל מסוים. ביצועי המקלט מושפעים ישירות: גבוה RIN מציג SNR, במיוחד בעוצמות גבוהות שהתקבלו.

ערוץ חוצות ו- Adjacent Channel Crosstalk

מקבלים במערכות WDM חייבים לפוצץ את אורך הגל הרצוי מערוצים מעוקלים רבים.איכות מסנן demultiplexing (thin-film, גל מוערכים, או סיבים Bragging) משתנה עם אורכי גל. Off-center ערוצים עשוי לחוות אובדן כניסה גבוה יותר או צולב, צמצום רגישות מקלט יעילה לעתים קרובות להציב את הערוצים הקריטיים ביותר (הנדרש) להגיע למרכז הארוך ביותר.

טכניקות מתקדמות: קבלת פנים ותהליכים דיגיטליים

מקלטים קוהרנטיים, בשימוש במערכות 400G ו-800G מודרניות, רגישים הרבה פחות לעונשי פיזור תלויות גל כי עיבוד אותות דיגיטליים (DSP) יכול לפצות על פיזור chromatic ופיזור מצב קוטבי.עם זאת, אורך הגל עדיין משפיע על בחירת לייזר מקומי (LO) ונתון הרעש הכולל של קצה החזית הסגורה.

התקדמות נוספת היא השימוש בפוטונים סיליקון עבור מקלטים.גלאי הסיליקון יעילים רק מתחת 1100 nm, אבל באמצעות שילוב heterogenous עם InGaAs או גרמניהium, מקלטים פוטוניים יכולים לפעול ב-1310 nm ו 1550 Nm. גל בחירה לאחר מכן מכתיב את אסטרטגיית האינטגרציה ההיברידית. לדוגמה, תצוגות צילום של Ge-S-S יכולות לפעול ב-Reponsponsivity של AW5/n2, לעומת 15G0, אך הוא בעל דרישות גל גבוה יותר, אך ב-NUM-N2, אך הוא בעל דרישות גל גבוה יותר, אך הוא בעל דרישות גל עם , אך הוא בעל תכונות זרם גבוה יותר, לעומת 15.

שיקולים סביבתיים ופריווינציה

בחירת אורך הגל מושפעת גם מגורמים סביבתיים.לדוגמה, קישורים אופטיים מרחביים (FSO) משתמשים אורכי גל ליד 1550 nm כי זה בטוח בעין בסמכויות מתון וחוויות פחות אטמוספריות מ 850 nm. בכבלים מתחת למים, C-band הוא דומיננטי, אבל L-band נוסף כדי להגדיל את יכולת הטמפרטורות יכול לשנות את גל האורכי של לייזרים של DFB על ידי nm / nxtc כדי למנוע מסנכות רוחב פסים (מ"מ"מ"מ"ל) כדי לצוף מספיק חזק) כדי לצוף רוחב פסים (nC) כדי לצוף) כדי לצוף רוחב פסים על מנת להגביר את רוחב פסים (n-of-Fced) יש צורך לצוף מספיק כדי לצוף (מפס) כדי לצוף רוחב פסים על מנת להגביר את רוחב פסים).

מגמות עתידיות ב- Wavelength Selection

המחקר דוחף לשימוש ב-S-band ו- E-band כדי להכפיל את יכולת הסיבים. עבור הלהקות החדשות הללו, פיתוח המקלט מפגר מאחור: ישנם פחות גלאי מסחר אופטימיזציה ליעילות קוונטית נמוכה יותר ומבחר גבוה יותר של גל יהיה תלוי בזמינות של דל עלות נמוכה, מקלטים רגישות גבוהה גם על גבי גל קוונטי (KD) מערכות לעתים קרובות להשתמש 1550 ננומטר עבור תאימות עם סיבים קיימים, אבל הם גם פרוטוקולים חדשים של גל אופטימדומים, אבל הם גם על מנת לפתח אפקטים אופטימליים.

דרך מבטיחה נוספת היא השימוש של סיבים מעטים וחלוקת מצב מספרxing.כאן, המקלט חייב לא רק להתמודד עם אורך הגל אלא גם מצבי חלל. התלות באורך הגל של הפיכה מוסיפה מורכבות; עיבוד דיגיטלי מתקדם יכול להפריד מצבים, אלא רק אם הקצה הקדמי של המקלט יש מספיק רוחב פס לאורך טווח גל הפעלה כולו.

המלצות הנדסה מעשי

בעת תכנון מערכת, מהנדסים צריכים לעקוב אחר תהליך בחירת גל שיטתי:

  1. Define אורך הקישור המטרה וקצב הנתונים הנדרש. for Short מגיע (וולט; 10 ק"מ), 850 nm או 1310 nm עשויים להיות מספיק עם מקלטים זולים.
  2. לקבוע את תקציב החשמל האופטי הזמין, כולל כוח משדר, אובדן המחבר, וההתמדה בסיבים. השתמש באורכי הגל עם אובדן מוחלט הנמוך ביותר.
  3. פיזור סובלנות.עבור מרחקים מעל 40 ק"מ ב 10 Gbit / או גבוה יותר, לשקול פיזור פיצוי או לעבור עד 1550 nm עם ניהול מתאים.
  4. בחר חומר גלאי ומבנה התואמים את הלהקה באורך הגל ורגישות הנדרשת.עבור רגישות גבוהה, APDs ב 1310 nm יכול לנצח דידות פינים ב 1550 nm בתרחישים מסוימים.
  5. להעריך את ההשפעה של אי-לינאריות אם אורכי גל מרובים נוכחים. השתמש סימולציות כדי להבטיח כי ההידרדרות של אות המקלט מצוואר-צוואר-צוואר וארבעה גלי תערובת נשאר בתוך התקציב.
  6. לבצע ניתוח עלות-תועלת: לעתים קרובות, אורך גל קצת גבוה יותר מאפשר שימוש בטרנסיגה זולים יותר.יעילות מקבל הוא רק מרכיב אחד של עלויות המערכת הכוללות.

על ידי התבוננות קפדנית בגורמים אלה, מהנדסים יכולים להשיג יעילות המקלט אופטימלית וביצועים ברשת אמינה.

מסקנה

בחירת אורך הגל אינה פרמטר טריוויאלי בעיצוב מקלט אופטי; היא משלבת קשרים עם פיזיקה גלאי, הגדלת סיבים, תאימות מגבר, ואדריכלות מערכתית.מימי קדם של 850 nm multimode קישורים אל קוהרנטי של היום 1550 nm DWDM מערכות, הבחירה של אורכי גל יש תמר יש יכולת מקלט, להגיע, והנתונים כמו מהלכים בתעשייה כדי להרחיב את הביצועים האפשריים בין Cemated התקנים יהיה טוב יותר מאשר CART.

(ב) ב[[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]] ו[[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]