मॉड्यूल के अंदर WDM: फ़िल्टर, AWG, BiDi, तरंगदैर्ध्य नियंत्रण

कई मॉड्यूल अपने आप में छोटे WDM सिस्टम हैं। एक LR4 या FR4 मॉड्यूल चार लेज़र को एक फ़ाइबर पर मल्टीप्लेक्स करता है और दूसरे सिरे पर चार तरंगदैर्ध्य को डीमल्टीप्लेक्स करता है; एक BiDi या PON मॉड्यूल एक फ़िल्टर के ज़रिए एक ही फ़ाइबर पर भेजता और पाता है; एक DWDM मॉड्यूल सालों तक अपनी तरंगदैर्ध्य को कुछ गीगाहर्ट्ज़ के भीतर बनाए रखता है। यह पेज उन ऑप्टिक्स को कवर करता है जो यह संभव बनाते हैं — फ़िल्टर और वेवगाइड मल्टीप्लेक्सर, BiDi स्प्लिटर, कूलर और वेवलेंथ लॉकर — और उनसे जुड़े लॉस और फ़ेल्योर मोड।

मॉड्यूल के अंदर WDM कहाँ होता है

मॉड्यूल टाइप	इंटरनल WDM	तरंगदैर्ध्य	फ़ाइबर पोर्ट
40GBASE-LR4, 100GBASE-LR4/ER4	4-चैनल LAN-WDM mux + demux	1295.56 / 1300.05 / 1304.58 / 1309.14 nm (800 GHz स्पेसिंग)	डुप्लेक्स LC
100G CWDM4, 400G FR4, 800G 2×FR4	4-चैनल CWDM mux + demux	1271 / 1291 / 1311 / 1331 nm (20 nm स्पेसिंग)	डुप्लेक्स LC
40G/100G SWDM4	MMF पर 4-चैनल शॉर्ट-वेव mux	850 / 880 / 910 / 940 nm	डुप्लेक्स LC, OM4/OM5
BiDi (1G–100G), PON ONU/OLT	2- या 3-पोर्ट फ़िल्टर (BOSA)	1310/1490, 1270/1330, 1490/1310/1550…	सिंगल LC या SC/APC
400G BiDi (SR4.2)	4 पेयर पर प्रति फ़ाइबर 2 तरंगदैर्ध्य	850 / 910 nm	MPO
DWDM फ़िक्स्ड / ट्यून करने योग्य	अंदर कोई mux नहीं; सटीक एक तरंगदैर्ध्य	ITU ग्रिड, 100/50 GHz	डुप्लेक्स LC — mux बाहर होता है
PSM4, DR4, SR4	कोई नहीं — पैरेलल फ़ाइबर	एक तरंगदैर्ध्य	MPO

चैनल प्लान और बैंड: तरंगदैर्ध्य बैंड और चैनल प्लान।

मल्टीप्लेक्सर तकनीकें

तकनीक	कैसे काम करती है	इंसर्शन लॉस (प्रति चैनल, mux या demux)	नोट्स
थिन-फ़िल्म फ़िल्टर (TFF) ब्लॉक — “Z-ब्लॉक”	डाइइलेक्ट्रिक इंटरफ़ेरेंस फ़िल्टर एक ग्लास ब्लॉक पर चिपके होते हैं; रोशनी ज़िग-ज़ैग चलती है, हर फ़िल्टर एक बैंड को पास करता है और बाक़ी को रिफ़्लेक्ट करता है	1–1.5 dB	मज़बूत, एथर्मल, LR4/CWDM4/FR4 TOSA और ROSA का वर्कहॉर्स
AWG (एरेड वेवगाइड ग्रेटिंग, सिलिका PLC)	वेवगाइड की एक फ़ेज़्ड ऐरे तरंगदैर्ध्य को अलग-अलग आउटपुट पर बिखेरती है	2–3 dB	कई चैनल के लिए कॉम्पैक्ट; एथर्मलाइज़ किए बिना तापमान-संवेदनशील; कुछ LR4 में और DWDM इक्विपमेंट में इस्तेमाल होता है
फ़्री-स्पेस ग्रेटिंग / प्रिज़्म	बल्क ऑप्टिक्स	2–4 dB	प्लगेबल में दुर्लभ
सिलिकॉन-फ़ोटोनिक्स mux	चिप पर रिंग रेज़ोनेटर या एशल ग्रेटिंग	1–3 dB	SiPh FR4 डिज़ाइन में मॉड्युलेटर के साथ इंटीग्रेटेड; थर्मल ट्यूनिंग की ज़रूरत पड़ सकती है
BiDi फ़िल्टर	एक 45° डाइक्रोइक प्लेट: एक बैंड को PD तक पास करती है, लेज़र के बैंड को फ़ाइबर में रिफ़्लेक्ट करती है	0.5–1 dB	Tx और Rx बैंड के बीच 30–40 dB आइसोलेशन

इंटरनल mux + demux लॉस (2–5 dB राउंड ट्रिप) इसकी एक वजह है कि WDM मॉड्यूल पैरेलल मॉड्यूल के मुक़ाबले प्रति लेन ज़्यादा पावर लॉन्च करते हैं और इनकी प्रति-लेन DDM Tx लेज़र के असल आउटपुट से कम क्यों दिखती है (सामान्य मान)।

LR4 को कूलिंग की ज़रूरत क्यों है और CWDM4 को क्यों नहीं

एक अनकूल्ड DFB लगभग 0.1 nm/°C ड्रिफ़्ट करता है — 0–70 °C केस रेंज में 7 nm।

ग्रिड	स्पेसिंग	फ़िल्टर पासबैंड	क्या अनकूल्ड ड्रिफ़्ट फ़िट बैठता है?
CWDM (CWDM4, FR4)	20 nm	±6.5 nm	हाँ — कोई TEC नहीं, कम पावर, सस्ता
LAN-WDM (LR4, ER4)	800 GHz ≈ 4.5 nm	±1 nm या कम	नहीं — हर लेज़र एक फ़िक्स्ड तापमान पर TEC पर बैठा होता है (या वाइड-टेंपरेचर-रेंज लेज़र डिज़ाइन इस्तेमाल किया जाता है)
DWDM	100 GHz ≈ 0.8 nm, 50 GHz ≈ 0.4 nm	±0.1 nm	नहीं — TEC के साथ एक वेवलेंथ लॉकर

यही वजह है कि 100G LR4 मॉड्यूल 3.5–4.5 W खींचते हैं जबकि CWDM4 2–3 W खींचता है, और यही वजह है कि LR4 TOSA TO-can नहीं बल्कि बॉक्स पैकेज होते हैं (ऑप्टिकल पैकेजिंग)।

DWDM तरंगदैर्ध्य को बनाए रखना

 laser on TEC ──► 1–5 % tap ──► etalon (Fabry–Pérot filter) ──► PD1
                            └──────────────────────────────► PD2 (reference)
 ratio PD1/PD2 → MCU → adjust TEC set point (fine) or laser current → wavelength locked

TEC + थर्मिस्टर — लेज़र सबमाउंट के नीचे एक पेल्टियर एलिमेंट इसे एक सेट पॉइंट (25–45 °C) पर ±0.1 °C तक बनाए रखता है; MCU यह लूप चलाता है। DDM लेज़र तापमान और TEC करंट दिखा सकता है (तापमान और वोल्टेज)।
वेवलेंथ लॉकर — एक एटलॉन जिसका ट्रांसमिशन ITU ग्रिड पीरियड के साथ रिपल करता है; इसमें से टैप की गई पावर की एक रेफ़रेंस से तुलना करके कंट्रोलर को पता चलता है कि लेज़र चैनल के किस तरफ़ है। जीवनकाल में सटीकता ±1–2.5 GHz।
ट्यून करने योग्य लेज़र एक कोर्स मैकेनिज़्म जोड़ते हैं: सैंपल्ड-ग्रेटिंग DBR सेक्शन, कॉम्बाइनर और थर्मल ट्यूनिंग वाली एक DFB ऐरे, या एक एक्सटर्नल कैविटी (ECL); कोहेरेंट मॉड्यूल में ITLA / माइक्रो-ITLA / नैनो-ITLA के रूप में पैकेज किए जाते हैं, या SFP+/XFP में कॉम्पैक्ट ट्यून करने योग्य TOSA के रूप में। चैनल सिलेक्शन और स्टेटस SFF-8690 / CMIS पेज 04h–12h से होकर जाते हैं; ट्यूनिंग में कुछ सेकंड लगते हैं और इस दौरान Tx स्क्वेल्च रहता है (ट्यून करने योग्य ट्रांसीवर)।

BiDi और PON ऑप्टिक्स

एक BOSA एक लेज़र और एक फ़ोटोडायोड को एक ही फ़ाइबर पोर्ट के पीछे रखता है। एक 45° WDM फ़िल्टर लेज़र की तरंगदैर्ध्य को फ़ाइबर में रिफ़्लेक्ट करता है और आने वाली तरंगदैर्ध्य को फ़ोटोडायोड तक पास करता है; दोनों बैंड के बीच आइसोलेशन (30–40 dB) और फ़िल्टर की एज स्टीपनेस तय करते हैं कि मॉड्यूल की अपनी कितनी रोशनी इसके रिसीवर में लीक होती है। PON, ONU पर (लेज़र सिर्फ़ अपने टाइम स्लॉट के दौरान ऑन) और OLT पर (एक रिसीवर जो अलग-अलग ONU के बर्स्ट के बीच अपना थ्रेशोल्ड रीसेट करता है) बर्स्ट-मोड इलेक्ट्रॉनिक्स जोड़ता है — यही वजह है कि OLT की DDM Rx कई सेंडर का औसत होती है (PON ट्रांसीवर)।

BiDi मॉड्यूल पेयर्ड वेरिएंट (-U/-D, या तरंगदैर्ध्य के हिसाब से) में आते हैं क्योंकि हर एक का फ़िल्टर उल्टी दिशा में ट्यून किया गया होता है; एक ही तरह के दो मॉड्यूल कभी लिंक नहीं करते (फ़िज़िकल मिसमैच)।

पोलराइज़ेशन और रिफ़्लेक्शन

इंटरनल फ़िल्टर और AWG थोड़े पोलराइज़ेशन-डिपेंडेंट होते हैं (PDL 0.1–0.3 dB); फ़ाइबर की पोलराइज़ेशन भटकती रहती है, इसलिए बिना किसी ख़राबी के भी रिसीव्ड पावर कुछ दसवें हिस्से dB तक हिल सकती है। हर इंटरनल सरफ़ेस थोड़ा रिफ़्लेक्ट भी करता है; हर लेज़र के बाद के आइसोलेटर इसे डाई तक पहुँचने से रोकते हैं (ऑप्टिकल पैकेजिंग)।

इंटरनल WDM से जुड़े ख़ास फ़ेल्योर मोड

फ़ेल्योर	सिग्नेचर	नोट्स
LR4/DWDM पर TEC फ़ेल्योर	लेज़र तापमान ड्रिफ़्ट करता है, TEC करंट लिमिट पर, फ़ार एंड पर एक लेन की Rx गिरती है क्योंकि यह फ़िल्टर से खिसक जाती है	मॉड्यूल का तापमान सामान्य दिख सकता है
फ़िल्टर डिलैमिनेशन / मिसअलाइनमेंट	एक लेन Tx (फ़ाइबर में) और फ़ार-एंड Rx दोनों में कम, तरंगदैर्ध्य-निर्भर	मैकेनिकल शॉक, थर्मल साइक्लिंग
वेवलेंथ लॉकर ड्रिफ़्ट	DWDM चैनल ऑफ़-ग्रिड, mux से फ़िल्टर हो जाता है → कम Rx, एरर	DDM Tx नहीं बदलती — रोशनी वहाँ है, पर ग़लत तरंगदैर्ध्य पर
BiDi फ़िल्टर लीकेज	ख़राब संवेदनशीलता, शॉर्ट लिंक पर एरर (अपना ही Tx, Rx को दबा देता है)	हाई लॉन्च पावर और रिफ़्लेक्शन के साथ और बुरा
4-लेन WDM मॉड्यूल में एक लेज़र की एजिंग	एक लेन का बायस ऊपर, फिर पावर नीचे; बाक़ी तीन ठीक	प्रति-लेन डायग्नोस्टिक्स

CodingBox में

पहचान जानकारी वाले बाइट WDM डिज़ाइन बताते हैं: तरंगदैर्ध्य (LR4/CWDM4 के लिए नॉमिनल सेंटर के तौर पर 1310, या DWDM के लिए सटीक चैनल), कंप्लायंस या एप्लीकेशन कोड (LR4 बनाम CWDM4 बनाम FR4) और, ट्यून करने योग्य मॉड्यूल के लिए, ट्यून करने योग्य पेज पर चैनल ग्रिड और मौजूदा चैनल। DDM स्क्रीन पर प्रति-लेन DDM हर इंटरनल लेज़र को अलग-अलग दिखाता है; लेज़र तापमान और TEC करंट वहाँ दिखते हैं जहाँ मॉड्यूल इन्हें रिपोर्ट करता है।

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