WDM داخل الوحدة: المرشحات، AWG، BiDi، ضبط الطول الموجي

كثير من الوحدات هي أنظمة WDM صغيرة بحد ذاتها. تُضمِّم وحدة LR4 أو FR4 أربعة ليزرات في ليف واحد وتُفكِّك تضميم أربعة أطوال موجية في الطرف الآخر؛ وترسل وحدة BiDi أو PON وتستقبل على ليف واحد عبر مرشِّح؛ وتحافظ وحدة DWDM على طولها الموجي ضمن بضعة غيغاهرتز لسنوات. وتغطي هذه الصفحة البصريات التي تجعل ذلك ممكنًا — المرشحات ومضمِّمات أدلة الموجات، ومقسم BiDi، والمبرِّدات ومثبِّتات الطول الموجي — والفقد وأنماط الأعطال التي تضيفها.

أين يوجد WDM داخل الوحدات

نوع الوحدة	WDM الداخلي	الأطوال الموجية	منفذ الألياف
40GBASE-LR4، 100GBASE-LR4/ER4	مضمِّم ومفكِّك تضميم LAN-WDM بأربع قنوات	1295.56 / 1300.05 / 1304.58 / 1309.14 nm (تباعد 800 GHz)	LC مزدوج
100G CWDM4، 400G FR4، 800G 2×FR4	مضمِّم ومفكِّك تضميم CWDM بأربع قنوات	1271 / 1291 / 1311 / 1331 nm (تباعد 20 nm)	LC مزدوج
40G/100G SWDM4	مضمِّم قصير الموجة بأربع قنوات على MMF	850 / 880 / 910 / 940 nm	LC مزدوج، OM4/OM5
BiDi (1G–100G)، PON ONU/OLT	مرشِّح بمنفذين أو ثلاثة (BOSA)	1310/1490، 1270/1330، 1490/1310/1550…	LC مفرد أو SC/APC
400G BiDi (SR4.2)	طولان موجيان لكل ليف على 4 أزواج	850 / 910 nm	MPO
DWDM ثابت / قابل للضبط	لا مضمِّم داخلي؛ طول موجي واحد دقيق	شبكة ITU، 100/50 GHz	LC مزدوج — المضمِّم خارجي
PSM4، DR4، SR4	لا شيء — ألياف متوازية	طول موجي واحد	MPO

خطط القنوات والنطاقات: نطاقات الطول الموجي وخطط القنوات.

تقنيات المضمِّمات

التقنية	آلية العمل	فقد الإدخال (لكل قناة، تضميم أو فك تضميم)	ملاحظات
كتلة مرشحات الأغشية الرقيقة (TFF) — «Z-block»	مرشحات تداخل عازلة مُلصَقة على كتلة زجاجية؛ يتعرج الضوء بينها، ويُمرِّر كل مرشح نطاقًا واحدًا ويعكس الباقي	1–1.5 dB	متينة، غير حساسة للحرارة، وهي العمود الفقري لوحدات TOSA وROSA في LR4/CWDM4/FR4
AWG (شبكة أدلة موجات مصفوفة، PLC من السيليكا)	مصفوفة أدلة موجات متعامدة الطور تُفرِّق الأطوال الموجية إلى مخارج منفصلة	2–3 dB	مدمجة لعدد كبير من القنوات؛ وحساسة للحرارة ما لم تُعوَّض حراريًا؛ تُستخدم في بعض وحدات LR4 وفي معدات DWDM
شبكة حيود / منشور في الفضاء الحر	بصريات كتلية	2–4 dB	نادرة في الوحدات القابلة للتوصيل
مضمِّم الفوتونيات السيليكونية	رنّانات حلقية أو شبكات حيود echelle على الشريحة	1–3 dB	مدمج مع المُضمِّنات في تصاميم SiPh FR4؛ قد يحتاج إلى ضبط حراري
مرشِّح BiDi	صفيحة ثنائية اللون واحدة بزاوية 45°: تُمرِّر نطاقًا واحدًا إلى PD وتعكس نطاق الليزر إلى الليف	0.5–1 dB	عزل 30–40 dB بين نطاقي Tx وRx

فقد التضميم وفك التضميم الداخليين (2–5 dB ذهابًا وإيابًا) جزء من سبب إطلاق وحدات WDM قدرة أعلى لكل مسار مقارنة بالوحدات المتوازية، وسبب ظهور Tx في DDM لكل مسار أقل من الخرج الفعلي لليزر (القيم النموذجية).

لماذا يحتاج LR4 إلى تبريد ولا يحتاجه CWDM4

ينزاح DFB غير المبرَّد بمقدار 0.1 nm/°C تقريبًا — أي 7 nm عبر مدى درجة حرارة هيكل من 0 إلى 70 °C.

الشبكة	التباعد	نطاق مرور المرشِّح	هل ينسجم الانزياح غير المبرَّد؟
CWDM (CWDM4، FR4)	20 nm	±6.5 nm	نعم — دون TEC، وقدرة أقل، وأرخص
LAN-WDM (LR4، ER4)	800 GHz ≈ 4.5 nm	±1 nm أو أقل	لا — يستقر كل ليزر على TEC عند درجة حرارة ثابتة (أو يُستخدم تصميم ليزر بمدى حرارة واسع)
DWDM	100 GHz ≈ 0.8 nm، 50 GHz ≈ 0.4 nm	±0.1 nm	لا — TEC مع مثبِّت طول موجي

وهذا سبب استهلاك وحدات 100G LR4 قدرة 3.5–4.5 W بينما يستهلك CWDM4 قدرة 2–3 W، وسبب كون وحدات TOSA في LR4 حزمًا صندوقية بدل علب TO (التغليف الضوئي).

تثبيت طول موجي في DWDM

 ليزر على TEC ──► اقتطاف 1–5 % ──► إيتالون (مرشح فابري-بيرو) ──► PD1
                            └──────────────────────────────► PD2 (مرجعي)
 نسبة PD1/PD2 → MCU → ضبط نقطة TEC (دقيق) أو تيار الليزر → تثبيت الطول الموجي

TEC + الثرمستور — عنصر بلتييه تحت حامل الليزر الفرعي يُبقيه عند نقطة ضبط (25–45 °C) بدقة ±0.1 °C؛ ويُشغّل MCU الحلقة. وقد يُظهر DDM درجة حرارة الليزر وتيار TEC (درجة الحرارة والجهد).
مثبِّت الطول الموجي — إيتالون يتموّج نفاذه بحسب فترة شبكة ITU؛ وتخبر مقارنة القدرة المقتطَفة عبره بقدرة مرجعية المتحكمَ بأي جانب من القناة يقع الليزر. الدقة ±1–2.5 GHz طوال العمر.
تضيف الليزرات القابلة للضبط آلية خشنة: أقسام DBR بشبكة براغ معايَنة، أو مصفوفة DFB مع مجمِّع وضبط حراري، أو تجويف خارجي (ECL)؛ وتُغلَّف كـ ITLA / micro-ITLA / nano-ITLA في الوحدات المتماسكة، أو كوحدات TOSA مدمجة قابلة للضبط في SFP+/XFP. ويمر اختيار القناة وحالتها عبر SFF-8690 / صفحة CMIS 04h–12h؛ ويستغرق الضبط ثوانٍ ويُكتَم Tx في تلك الأثناء (وحدات الإرسال والاستقبال القابلة للضبط).

بصريات BiDi وPON

تضع BOSA ليزرًا وفوتودايودًا خلف منفذ ليف واحد. ويعكس مرشِّح WDM بزاوية 45° طول الليزر الموجي إلى الليف ويُمرِّر الطول الموجي الوارد إلى الفوتودايود؛ ويحدد العزل بين النطاقين (30–40 dB) وحدّة حافة المرشِّح مقدار ما يتسرب من ضوء الوحدة نفسها إلى مستقبِلها. وتضيف PON إلكترونيات نمط الدُفعات على ONU (يعمل الليزر فقط خلال فتحته الزمنية) وعلى OLT (مستقبِل يعيد ضبط عتبته بين الدُفعات القادمة من ONU مختلفة) — وهذا سبب كون Rx في DDM لدى OLT متوسطًا لعدة مُرسِلين (وحدات إرسال واستقبال PON).

وتأتي وحدات BiDi في نسخ متزاوجة (-U/-D، أو حسب الطول الموجي) لأن المرشِّح في كل منها مضبوط بالاتجاه المعاكس؛ واثنتان من النوع نفسه لا تتصلان أبدًا (حالات عدم التطابق الفيزيائي).

الاستقطاب والانعكاسات

المرشحات وAWG الداخلية تعتمد قليلًا على الاستقطاب (PDL 0.1–0.3 dB)؛ ويتجول استقطاب الليف، لذا قد تتأرجح القدرة المستقبَلة ببضعة أعشار dB دون وجود عطل. ويعكس كل سطح داخلي أيضًا جزءًا يسيرًا؛ وتمنع العوازل الموضوعة بعد كل ليزر وصول ذلك إلى الشريحة (التغليف الضوئي).

أنماط الأعطال الخاصة بـ WDM الداخلي

العطل	البصمة	ملاحظات
عطل TEC في LR4/DWDM	انزياح درجة حرارة الليزر، وتيار TEC عند الحد، وهبوط Rx لمسار واحد عند الطرف البعيد أثناء انزلاقه خارج نطاق المرشِّح	قد تبدو درجة حرارة الوحدة طبيعية
انفصال طبقات المرشِّح / سوء المحاذاة	مسار واحد منخفض في كل من Tx (نحو الليف) وRx عند الطرف البعيد، ويعتمد على الطول الموجي	صدمة ميكانيكية، وتدوير حراري
انزياح مثبِّت الطول الموجي	قناة DWDM خارج الشبكة، يرشِّحها المضمِّم ← Rx منخفض، وأخطاء	Tx في DDM دون تغيير — الضوء موجود، لكن بطول موجي خاطئ
تسرب مرشِّح BiDi	حساسية ضعيفة، وأخطاء على الوصلات القصيرة (Tx الخاص بها يُغرق Rx)	يزداد سوءًا مع ارتفاع قدرة الإطلاق والانعكاسات
تقادم ليزر واحد في وحدة WDM بأربعة مسارات	ارتفاع انحياز مسار واحد ثم هبوط قدرته؛ والمسارات الثلاثة الأخرى سليمة	التشخيص لكل مسار

في CodingBox

تصف بيانات التعريف تصميم WDM: الطول الموجي (1310 كمركز اسمي لـ LR4/CWDM4، أو القناة الدقيقة لـ DWDM)، ورموز التوافق أو التطبيق (LR4 مقابل CWDM4 مقابل FR4)، وللوحدات القابلة للضبط، شبكة القنوات والقناة الحالية على صفحات الضبط. ويُظهر DDM لكل مسار على شاشة DDM كل ليزر داخلي على حدة؛ وتظهر درجة حرارة الليزر وتيار TEC حيث تُبلِّغ عنهما الوحدة.

إذا وجدت معلومة غير دقيقة أو خطأً في هذه المادة، فحدِّد المقطع المعني واضغط Ctrl+Enter .