English 
简体中文 
繁體中文 
Русский 
Español 
Deutsch 
Français 
Português 
Italiano 
Türkçe 
Polski 
Nederlands 
日本語 
한국어 
Bahasa Indonesia 
Bahasa Melayu 
العربية 
हिन्दी 
Tiếng Việt 
ภาษาไทย 
বাংলা 
اردو 
Kiswahili 
Oʻzbekcha 
አማርኛ 
فارسی WDM bên trong module: bộ lọc, AWG, BiDi, điều khiển bước sóng
Nhiều module tự thân đã là những hệ thống WDM thu nhỏ. Một module LR4 hay FR4 ghép kênh bốn laser vào một sợi quang và tách kênh bốn bước sóng ở đầu kia; một module BiDi hay PON phát và thu trên cùng một sợi quang qua một bộ lọc; một module DWDM giữ bước sóng của nó trong phạm vi vài gigahertz suốt nhiều năm. Trang này trình bày phần quang học giúp điều đó khả thi — các bộ lọc và bộ ghép kênh dạng ống dẫn sóng, bộ chia BiDi, các bộ làm mát và bộ khóa bước sóng — cùng các suy hao và kiểu sự cố mà chúng gây thêm.
WDM nằm ở đâu bên trong module
| Loại module | WDM nội bộ | Bước sóng | Cổng sợi quang |
|---|---|---|---|
| 40GBASE-LR4, 100GBASE-LR4/ER4 | bộ ghép + tách kênh LAN-WDM 4 kênh | 1295,56 / 1300,05 / 1304,58 / 1309,14 nm (khoảng cách kênh 800 GHz) | LC song công |
| 100G CWDM4, 400G FR4, 800G 2×FR4 | bộ ghép + tách kênh CWDM 4 kênh | 1271 / 1291 / 1311 / 1331 nm (khoảng cách kênh 20 nm) | LC song công |
| 40G/100G SWDM4 | bộ ghép kênh sóng ngắn 4 kênh trên MMF | 850 / 880 / 910 / 940 nm | LC song công, OM4/OM5 |
| BiDi (1G–100G), PON ONU/OLT | bộ lọc 2 hoặc 3 cổng (BOSA) | 1310/1490, 1270/1330, 1490/1310/1550… | LC đơn hoặc SC/APC |
| 400G BiDi (SR4.2) | 2 bước sóng trên mỗi sợi, trên 4 cặp sợi | 850 / 910 nm | MPO |
| DWDM cố định / điều chỉnh được | không có bộ ghép kênh bên trong; một bước sóng chính xác duy nhất | lưới ITU, 100/50 GHz | LC song công — bộ ghép kênh nằm bên ngoài |
| PSM4, DR4, SR4 | không có — các sợi quang song song | một bước sóng | MPO |
Sơ đồ kênh và băng tần: Băng bước sóng và sơ đồ kênh.
Công nghệ bộ ghép kênh
| Công nghệ | Nguyên lý hoạt động | Suy hao chèn (mỗi kênh, ghép hoặc tách) | Ghi chú |
|---|---|---|---|
| Khối bộ lọc màng mỏng (TFF) — “Z-block” | các bộ lọc giao thoa điện môi dán vào một khối thủy tinh; ánh sáng đi zig-zag, mỗi bộ lọc cho qua một băng và phản xạ phần còn lại | 1–1,5 dB | bền, không phụ thuộc nhiệt độ, là giải pháp chủ lực trong TOSA và ROSA của LR4/CWDM4/FR4 |
| AWG (cách tử ống dẫn sóng dạng dãy, PLC silica) | một dãy ống dẫn sóng theo mảng pha tán xạ các bước sóng ra các ngõ ra riêng biệt | 2–3 dB | gọn nhẹ khi có nhiều kênh; nhạy nhiệt độ trừ khi được khử nhiệt; dùng trong một số LR4 và trong thiết bị DWDM |
| Cách tử / lăng kính không gian tự do | quang học khối | 2–4 dB | hiếm gặp trong module cắm rút |
| Bộ ghép kênh silicon-photonics | bộ cộng hưởng vòng hoặc cách tử echelle tích hợp trên chip | 1–3 dB | tích hợp cùng bộ điều chế trong các thiết kế SiPh FR4; có thể cần chỉnh nhiệt |
| Bộ lọc BiDi | một tấm lọc lưỡng sắc 45° duy nhất: cho một băng đi qua tới PD, phản xạ băng của laser vào sợi quang | 0,5–1 dB | cách ly 30–40 dB giữa băng Tx và Rx |
Suy hao ghép + tách kênh nội bộ (2–5 dB khứ hồi) là một phần lý do khiến module WDM phát công suất mỗi làn cao hơn so với module song song, và vì sao Tx trong DDM theo từng làn của chúng trông thấp hơn công suất thực tế của laser (Giá trị điển hình).
Vì sao LR4 cần làm mát còn CWDM4 thì không
Một DFB không làm mát trôi khoảng 0,1 nm/°C — tức 7 nm trên toàn dải nhiệt độ vỏ 0–70 °C.
| Lưới | Khoảng cách kênh | Dải thông của bộ lọc | Độ trôi không làm mát có vừa không? |
|---|---|---|---|
| CWDM (CWDM4, FR4) | 20 nm | ±6,5 nm | có — không cần TEC, công suất thấp hơn, rẻ hơn |
| LAN-WDM (LR4, ER4) | 800 GHz ≈ 4,5 nm | ±1 nm hoặc nhỏ hơn | không — mỗi laser nằm trên một TEC ở nhiệt độ cố định (hoặc dùng thiết kế laser chịu dải nhiệt độ rộng) |
| DWDM | 100 GHz ≈ 0,8 nm; 50 GHz ≈ 0,4 nm | ±0,1 nm | không — TEC cộng thêm bộ khóa bước sóng |
Đây là lý do module 100G LR4 tiêu thụ 3,5–4,5 W trong khi CWDM4 chỉ tiêu thụ 2–3 W, và vì sao TOSA của LR4 là vỏ hộp thay vì TO-can (Đóng gói quang học).
Giữ ổn định một bước sóng DWDM
laser trên TEC ──► trích 1–5 % ──► etalon (bộ lọc Fabry–Pérot) ──► PD1
└──────────────────────────────► PD2 (tham chiếu)
tỷ số PD1/PD2 → MCU → chỉnh điểm đặt TEC (tinh) hoặc dòng laser → khóa bước sóng- TEC + thermistor — một phần tử Peltier bên dưới đế laser giữ nó ở một điểm đặt (25–45 °C) với sai số ±0,1 °C; MCU chạy vòng lặp điều khiển này. DDM có thể hiển thị laser temperature và TEC current (Nhiệt độ và điện áp).
- Bộ khóa bước sóng — một etalon có độ truyền qua gợn sóng theo đúng chu kỳ lưới ITU; so sánh công suất trích qua nó với một tham chiếu cho bộ điều khiển biết laser đang lệch về phía nào của kênh. Độ chính xác ±1–2,5 GHz trong suốt vòng đời.
- Laser điều chỉnh được bổ sung một cơ chế điều chỉnh thô: các đoạn DBR dạng cách tử lấy mẫu, một dãy DFB cùng bộ kết hợp và chỉnh nhiệt, hoặc một buồng cộng hưởng ngoài (ECL); được đóng gói dưới dạng ITLA / micro-ITLA / nano-ITLA trong các module coherent, hoặc dưới dạng TOSA điều chỉnh được gọn nhẹ trong SFP+/XFP. Việc chọn kênh và trạng thái đi qua SFF-8690 / trang CMIS 04h–12h; việc điều chỉnh mất vài giây và trong lúc đó Tx bị nén tín hiệu (Transceiver điều chỉnh được).
Quang học BiDi và PON
Một BOSA đặt một laser và một photodiode sau một cổng sợi quang duy nhất. Một bộ lọc WDM 45° phản xạ bước sóng của laser vào sợi quang và cho bước sóng đến đi qua tới photodiode; độ cách ly giữa hai băng (30–40 dB) và độ dốc biên của bộ lọc quyết định có bao nhiêu ánh sáng của chính module rò vào bộ thu của nó. PON bổ sung mạch điện tử chế độ burst trên ONU (laser chỉ bật trong khe thời gian của nó) và trên OLT (một bộ thu đặt lại ngưỡng của nó giữa các burst đến từ các ONU khác nhau) — đây là lý do Rx trong DDM của một OLT là giá trị trung bình của nhiều bên phát (Transceiver PON).
Module BiDi luôn có các biến thể theo cặp (-U/-D, hoặc theo bước sóng) vì bộ lọc trong mỗi biến thể được chỉnh theo chiều ngược nhau; hai module cùng loại sẽ không bao giờ lên được liên kết với nhau (Sai lệch vật lý).
Phân cực và phản xạ
Các bộ lọc và AWG nội bộ phụ thuộc phân cực ở mức nhẹ (PDL 0,1–0,3 dB); phân cực của sợi quang trôi dạt theo thời gian, nên công suất thu được có thể dao động vài phần mười dB mà không phải do sự cố. Mọi bề mặt bên trong cũng phản xạ một chút; các bộ cách ly đặt sau mỗi laser ngăn không cho phản xạ này quay lại tới die (Đóng gói quang học).
Các kiểu sự cố riêng của WDM nội bộ
| Sự cố | Dấu hiệu | Ghi chú |
|---|---|---|
| TEC hỏng trên LR4/DWDM | nhiệt độ laser trôi, dòng TEC chạm giới hạn, Rx ở đầu xa của một làn giảm dần khi bước sóng trượt khỏi bộ lọc | nhiệt độ module có thể vẫn trông bình thường |
| Bộ lọc bong lớp / lệch căn chỉnh | một làn thấp cả ở Tx (vào sợi quang) lẫn Rx đầu xa, phụ thuộc bước sóng | sốc cơ học, chu trình nhiệt |
| Bộ khóa bước sóng trôi | kênh DWDM lệch khỏi lưới, bị bộ ghép kênh lọc bớt → Rx thấp, lỗi | Tx trong DDM không đổi — ánh sáng vẫn ở đó, nhưng sai bước sóng |
| Bộ lọc BiDi rò | độ nhạy kém, lỗi trên các liên kết ngắn (Tx của chính nó lấn át Rx) | tệ hơn khi công suất phát cao và có phản xạ |
| Lão hóa của một laser trong module WDM 4 làn | dòng phân cực của một làn tăng lên, sau đó công suất giảm; ba làn còn lại vẫn bình thường | Chẩn đoán theo từng làn |
Trong CodingBox
Byte thông tin nhận dạng mô tả thiết kế WDM: bước sóng (1310 làm giá trị trung tâm danh định cho LR4/CWDM4, hoặc kênh chính xác đối với DWDM), mã tuân thủ hoặc mã ứng dụng (LR4 so với CWDM4 so với FR4), và với các module điều chỉnh được, lưới kênh cùng kênh hiện tại trên các trang điều chỉnh được. DDM theo từng làn trên màn hình DDM hiển thị riêng từng laser nội bộ; nhiệt độ laser và dòng TEC hiện ra ở nơi module báo cáo chúng.