U svijetu optičke komunikacije, odabir valne duljine svjetlosti je poput podešavanja radio stanice - samo odabirom prave \"frekvencije\" signali se mogu jasno i stabilno prenositi. Zašto neki optički moduli imaju domet prijenosa od samo 500 metara, dok drugi mogu doseći stotine kilometara? Tajna leži u \"boji\" svjetlosti - to jest, preciznije, valnoj duljini svjetlosti.
U modernim optičkim komunikacijskim mrežama, optički moduli s različitim valnim duljinama igraju bitno različite uloge. Tri osnovne valne duljine - 850 nm, 1310 nm i 1550 nm - čine temeljni okvir optičke komunikacije, a svaka je specijalizirana za udaljenost prijenosa, karakteristike gubitaka i scenarije primjene.
Zašto su potrebne višestruke valne duljine?
Osnovni uzrok raznolikosti valnih duljina u optičkim modulima leži u dva glavna izazova u prijenosu optičkih vlakana: gubitku i disperziji. Kada se optički signali prenose optičkim vlaknima, dolazi do slabljenja (gubitka) energije zbog apsorpcije, raspršenja i propuštanja medija. Istovremeno, neravnomjerna brzina širenja različitih komponenti valnih duljina uzrokuje širenje (disperziju) signalnog impulsa. To je dovelo do rješenja s više valnih duljina:
850nm pojas: uglavnom radi u višemodnim optičkim vlaknima, s prijenosnim udaljenostima obično u rasponu od nekoliko stotina metara (npr. ~550 metara), i glavna je snaga za prijenos na kratke udaljenosti (npr. unutar podatkovnih centara).
1310nm pojas: pokazuje niske karakteristike disperzije u standardnim jednomodnim vlaknima, s prijenosnim udaljenostima do nekoliko desetaka kilometara (npr. ~60 kilometara), što ga čini okosnicom prijenosa na srednje udaljenosti.
1550nm pojas: S najnižom stopom slabljenja (oko 0,19 dB/km), teorijska udaljenost prijenosa može premašiti 150 kilometara, što ga čini kraljem prijenosa na velike, pa čak i ultra velike udaljenosti.
Uspon tehnologije multipleksiranja valnih duljina (WDM) uvelike je povećao kapacitet optičkih vlakana. Na primjer, dvosmjerni optički moduli s jednim vlaknom (BIDI) postižu dvosmjernu komunikaciju na jednom vlaknu korištenjem različitih valnih duljina (kao što je kombinacija 1310nm/1550nm) na kraju odašiljanja i prijema, značajno štedeći resurse vlakana. Naprednija tehnologija multipleksiranja s gustom valnom duljinom (DWDM) može postići vrlo uski razmak valnih duljina (kao što je 100GHz) u određenim pojasevima (kao što je O-pojas 1260-1360nm), a jedno vlakno može podržati desetke ili čak stotine kanala valnih duljina, povećavajući ukupni kapacitet prijenosa na razinu Tbps i u potpunosti oslobađajući potencijal optičkih vlakana.
Kako znanstveno odabrati valnu duljinu optičkih modula?
Odabir valne duljine zahtijeva sveobuhvatno razmatranje sljedećih ključnih čimbenika:
Udaljenost prijenosa:
- Kratka udaljenost (≤ 2 km): po mogućnosti 850 nm (višemodno vlakno).
- Srednja udaljenost (10-40 km): pogodno za 1310 nm (jednomodno vlakno).
- Velika udaljenost (≥ 60 km): mora se odabrati 1550 nm (jednomodno vlakno) ili koristiti u kombinaciji s optičkim pojačalom.
Zahtjev za kapacitet:
- Konvencionalno poslovanje: Dovoljni su moduli fiksne valne duljine.
- Prijenos velikog kapaciteta i visoke gustoće: Potrebna je DWDM/CWDM tehnologija. Na primjer, 100G DWDM sustav koji radi u O-pojasu može podržati desetke kanala valnih duljina visoke gustoće.
Troškovi razmatranja:
- Modul fiksne valne duljine: Početna cijena po jedinici je relativno niska, ali potrebno je imati na zalihi više modela valnih duljina rezervnih dijelova.
- Modul s podesivim valnim duljinama: Početna investicija je relativno visoka, ali podešavanjem softvera može pokriti više valnih duljina, pojednostaviti upravljanje rezervnim dijelovima i dugoročno smanjiti složenost i troškove rada i održavanja.
Scenarij primjene:
- Međusobno povezivanje podatkovnih centara (DCI): DWDM rješenja visoke gustoće i male snage su uobičajena.
- 5G prednji prijenos: S visokim zahtjevima za cijenu, latenciju i pouzdanost, industrijski dizajnirani jednostruki dvosmjerni (BIDI) moduli su čest izbor.
- Mreža poslovnog parka: Ovisno o zahtjevima za udaljenost i propusnost, mogu se odabrati CWDM moduli male snage, srednje do kratke udaljenosti ili moduli fiksne valne duljine.
Zaključak: Tehnološka evolucija i buduća razmatranja
Tehnologija optičkih modula nastavlja se brzo razvijati. Novi uređaji poput prekidača za odabir valnih duljina (WSS) i tekućih kristala na siliciju (LCoS) potiču razvoj fleksibilnijih optičkih mrežnih arhitektura. Inovacije usmjerene na specifične pojaseve, poput O-pojasa, stalno optimiziraju performanse, poput značajnog smanjenja potrošnje energije modula uz održavanje dovoljne margine optičkog omjera signala i šuma (OSNR).
U budućoj izgradnji mreže, inženjeri ne samo da trebaju točno izračunati udaljenost prijenosa pri odabiru valnih duljina, već i sveobuhvatno procijeniti potrošnju energije, prilagodljivost temperaturi, gustoću implementacije te troškove rada i održavanja tijekom cijelog životnog ciklusa. Visokopouzdani optički moduli koji mogu stabilno raditi desetke kilometara u ekstremnim uvjetima (kao što je jaka hladnoća od -40 ℃) postaju ključna podrška za složena okruženja implementacije (kao što su udaljene bazne stanice).
Vrijeme objave: 17. listopada 2025.