ఫైబర్ ఆప్టిక్ ప్రపంచంలో 'రంగుల పాలెట్': ఆప్టికల్ మాడ్యూళ్ల ప్రసార దూరం ఎందుకు చాలా తేడా ఉంటుంది

ఫైబర్ ఆప్టిక్ కమ్యూనికేషన్ ప్రపంచంలో, కాంతి తరంగదైర్ఘ్యం ఎంపిక రేడియో ఫ్రీక్వెన్సీ ట్యూనింగ్ మరియు ఛానల్ ఎంపిక లాంటిది. సరైన "ఛానల్" ఎంచుకోవడం ద్వారా మాత్రమే సిగ్నల్ స్పష్టంగా మరియు స్థిరంగా ప్రసారం చేయబడుతుంది. కొన్ని ఆప్టికల్ మాడ్యూల్స్ 500 మీటర్ల ప్రసార దూరాన్ని మాత్రమే కలిగి ఉంటాయి, మరికొన్ని వందల కిలోమీటర్లకు పైగా ఎందుకు విస్తరించగలవు? ఆ కాంతి పుంజం యొక్క 'రంగు'లో రహస్యం ఉంది - మరింత ఖచ్చితంగా చెప్పాలంటే, కాంతి తరంగదైర్ఘ్యం.

ఆధునిక ఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్ నెట్‌వర్క్‌లలో, విభిన్న తరంగదైర్ఘ్యాల ఆప్టికల్ మాడ్యూల్స్ పూర్తిగా భిన్నమైన పాత్రలను పోషిస్తాయి. 850nm, 1310nm మరియు 1550nm యొక్క మూడు ప్రధాన తరంగదైర్ఘ్యాలు ఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్ యొక్క ప్రాథమిక చట్రాన్ని ఏర్పరుస్తాయి, ప్రసార దూరం, నష్ట లక్షణాలు మరియు అనువర్తన దృశ్యాల పరంగా శ్రమ యొక్క స్పష్టమైన విభజనతో.

1.మనకు బహుళ తరంగదైర్ఘ్యాలు ఎందుకు అవసరం?

ఆప్టికల్ మాడ్యూల్స్‌లో తరంగదైర్ఘ్య వైవిధ్యానికి మూల కారణం ఫైబర్ ఆప్టిక్ ట్రాన్స్‌మిషన్‌లో రెండు ప్రధాన సవాళ్లలో ఉంది: నష్టం మరియు వ్యాప్తి. ఆప్టికల్ ఫైబర్‌లలో ఆప్టికల్ సిగ్నల్స్ ప్రసారం చేయబడినప్పుడు, మాధ్యమం యొక్క శోషణ, వికీర్ణం మరియు లీకేజ్ కారణంగా శక్తి క్షీణత (నష్టం) సంభవిస్తుంది. అదే సమయంలో, వివిధ తరంగదైర్ఘ్య భాగాల అసమాన ప్రచార వేగం సిగ్నల్ పల్స్ విస్తరణకు (వ్యాప్తి) కారణమవుతుంది. ఇది బహుళ తరంగదైర్ఘ్య పరిష్కారాలకు దారితీసింది:

•850nm బ్యాండ్:ప్రధానంగా మల్టీమోడ్ ఆప్టికల్ ఫైబర్‌లలో పనిచేస్తుంది, ప్రసార దూరాలు సాధారణంగా కొన్ని వందల మీటర్ల (~550 మీటర్లు) వరకు ఉంటాయి మరియు తక్కువ దూర ప్రసారానికి (డేటా సెంటర్లలో వంటివి) ప్రధాన శక్తిగా ఉంటాయి.

•1310nm బ్యాండ్:ప్రామాణిక సింగిల్-మోడ్ ఫైబర్‌లలో తక్కువ వ్యాప్తి లక్షణాలను ప్రదర్శిస్తుంది, పదుల కిలోమీటర్ల వరకు ప్రసార దూరాలు (~60 కిలోమీటర్లు వంటివి), ఇది మధ్యస్థ దూర ప్రసారానికి వెన్నెముకగా మారుతుంది.

•1550nm బ్యాండ్:అత్యల్ప అటెన్యుయేషన్ రేటుతో (సుమారు 0.19dB/కిమీ), సైద్ధాంతిక ప్రసార దూరం 150 కిలోమీటర్లు దాటవచ్చు, ఇది సుదూర మరియు అతి సుదూర ప్రసారాలకు రారాజుగా నిలుస్తుంది.

తరంగదైర్ఘ్య డివిజన్ మల్టీప్లెక్సింగ్ (WDM) సాంకేతికత పెరుగుదల ఆప్టికల్ ఫైబర్‌ల సామర్థ్యాన్ని బాగా పెంచింది. ఉదాహరణకు, సింగిల్ ఫైబర్ బైడైరెక్షనల్ (BIDI) ఆప్టికల్ మాడ్యూల్స్ ట్రాన్స్‌మిటింగ్ మరియు రిసీవింగ్ ఎండ్‌ల వద్ద వేర్వేరు తరంగదైర్ఘ్యాలను (1310nm/1550nm కలయిక వంటివి) ఉపయోగించడం ద్వారా ఒకే ఫైబర్‌పై ద్వి దిశాత్మక కమ్యూనికేషన్‌ను సాధిస్తాయి, ఫైబర్ వనరులను గణనీయంగా ఆదా చేస్తాయి. మరింత అధునాతనమైన సాంద్రత గల తరంగదైర్ఘ్య డివిజన్ మల్టీప్లెక్సింగ్ (DWDM) సాంకేతికత నిర్దిష్ట బ్యాండ్‌లలో (O-బ్యాండ్ 1260-1360nm వంటివి) చాలా ఇరుకైన తరంగదైర్ఘ్య అంతరాన్ని (100GHz వంటివి) సాధించగలదు మరియు ఒకే ఫైబర్ డజన్ల కొద్దీ లేదా వందల తరంగదైర్ఘ్య ఛానెల్‌లకు మద్దతు ఇవ్వగలదు, మొత్తం ప్రసార సామర్థ్యాన్ని Tbps స్థాయికి పెంచుతుంది మరియు ఫైబర్ ఆప్టిక్స్ సామర్థ్యాన్ని పూర్తిగా విడుదల చేస్తుంది.

2. ఆప్టికల్ మాడ్యూల్స్ యొక్క తరంగదైర్ఘ్యాన్ని శాస్త్రీయంగా ఎలా ఎంచుకోవాలి?

తరంగదైర్ఘ్యం ఎంపికకు ఈ క్రింది కీలక అంశాలను సమగ్రంగా పరిశీలించడం అవసరం:

ప్రసార దూరం:

తక్కువ దూరం (≤ 2 కి.మీ): ప్రాధాన్యంగా 850nm (మల్టీమోడ్ ఫైబర్).
మధ్యస్థ దూరం (10-40 కి.మీ): 1310nm (సింగిల్-మోడ్ ఫైబర్) కు అనుకూలం.
సుదూర దూరం (≥ 60 కి.మీ): 1550nm (సింగిల్-మోడ్ ఫైబర్) ఎంచుకోవాలి లేదా ఆప్టికల్ యాంప్లిఫైయర్‌తో కలిపి ఉపయోగించాలి.

సామర్థ్య అవసరం:

సాంప్రదాయ వ్యాపారం: స్థిర తరంగదైర్ఘ్య మాడ్యూల్స్ సరిపోతాయి.
పెద్ద సామర్థ్యం, ​​అధిక-సాంద్రత ప్రసారం: DWDM/CWDM సాంకేతికత అవసరం. ఉదాహరణకు, O-బ్యాండ్‌లో పనిచేసే 100G DWDM వ్యవస్థ డజన్ల కొద్దీ అధిక-సాంద్రత తరంగదైర్ఘ్య ఛానెల్‌లకు మద్దతు ఇవ్వగలదు.

ఖర్చు పరిగణనలు:

స్థిర తరంగదైర్ఘ్యం మాడ్యూల్: ప్రారంభ యూనిట్ ధర సాపేక్షంగా తక్కువగా ఉంటుంది, కానీ విడిభాగాల యొక్క బహుళ తరంగదైర్ఘ్య నమూనాలను నిల్వ చేయాలి.
ట్యూనబుల్ వేవ్ లెంగ్త్ మాడ్యూల్: ప్రారంభ పెట్టుబడి సాపేక్షంగా ఎక్కువగా ఉంటుంది, కానీ సాఫ్ట్‌వేర్ ట్యూనింగ్ ద్వారా, ఇది బహుళ తరంగదైర్ఘ్యాలను కవర్ చేయగలదు, విడిభాగాల నిర్వహణను సులభతరం చేస్తుంది మరియు దీర్ఘకాలంలో, ఆపరేషన్ మరియు నిర్వహణ సంక్లిష్టత మరియు ఖర్చులను తగ్గిస్తుంది.

అప్లికేషన్ దృశ్యం:

డేటా సెంటర్ ఇంటర్‌కనెక్షన్ (DCI): అధిక సాంద్రత, తక్కువ-శక్తి DWDM పరిష్కారాలు ప్రధాన స్రవంతిలో ఉన్నాయి.
5G ఫ్రంటల్: ఖర్చు, జాప్యం మరియు విశ్వసనీయతకు అధిక అవసరాలతో, పారిశ్రామిక గ్రేడ్ డిజైన్ చేయబడిన సింగిల్ ఫైబర్ బైడైరెక్షనల్ (BIDI) మాడ్యూల్స్ ఒక సాధారణ ఎంపిక.
ఎంటర్‌ప్రైజ్ పార్క్ నెట్‌వర్క్: దూరం మరియు బ్యాండ్‌విడ్త్ అవసరాలను బట్టి, తక్కువ-శక్తి, మధ్యస్థం నుండి తక్కువ దూరం CWDM లేదా స్థిర తరంగదైర్ఘ్యం మాడ్యూళ్లను ఎంచుకోవచ్చు.

3. ముగింపు: సాంకేతిక పరిణామం మరియు భవిష్యత్తు పరిగణనలు

ఆప్టికల్ మాడ్యూల్ టెక్నాలజీ వేగంగా పునరావృతమవుతూనే ఉంది. వేవ్ లెంగ్త్ సెలెక్టివ్ స్విచ్‌లు (WSS) మరియు లిక్విడ్ క్రిస్టల్ ఆన్ సిలికాన్ (LCoS) వంటి కొత్త పరికరాలు మరింత సరళమైన ఆప్టికల్ నెట్‌వర్క్ ఆర్కిటెక్చర్‌ల అభివృద్ధిని ముందుకు తీసుకెళ్తున్నాయి. O-బ్యాండ్ వంటి నిర్దిష్ట బ్యాండ్‌లను లక్ష్యంగా చేసుకునే ఆవిష్కరణలు నిరంతరం పనితీరును ఆప్టిమైజ్ చేస్తున్నాయి, తగినంత ఆప్టికల్ సిగ్నల్-టు-నాయిస్ రేషియో (OSNR) మార్జిన్‌ను కొనసాగిస్తూ మాడ్యూల్ విద్యుత్ వినియోగాన్ని గణనీయంగా తగ్గించడం వంటివి.

భవిష్యత్ నెట్‌వర్క్ నిర్మాణంలో, ఇంజనీర్లు తరంగదైర్ఘ్యాలను ఎంచుకునేటప్పుడు ప్రసార దూరాన్ని ఖచ్చితంగా లెక్కించడమే కాకుండా, విద్యుత్ వినియోగం, ఉష్ణోగ్రత అనుకూలత, విస్తరణ సాంద్రత మరియు పూర్తి జీవితచక్ర ఆపరేషన్ మరియు నిర్వహణ ఖర్చులను కూడా సమగ్రంగా అంచనా వేయాలి. తీవ్రమైన వాతావరణాలలో (-40 ℃ తీవ్రమైన చలి వంటివి) పదుల కిలోమీటర్ల వరకు స్థిరంగా పనిచేయగల అధిక విశ్వసనీయత ఆప్టికల్ మాడ్యూల్స్ సంక్లిష్ట విస్తరణ వాతావరణాలకు (రిమోట్ బేస్ స్టేషన్లు వంటివి) కీలకమైన మద్దతుగా మారుతున్నాయి.