Почему оптоволоконным кабелям требуется много длин волн? 

Основная причина, по которой оптоволоконная связь требует использования нескольких длин волн, заключается в преодолении физических ограничений, увеличении пропускной способности и адаптации к различным сценариям. Основные принципы следующие:

1. Решение проблем потерь при передаче и дисперсии

Различия в характеристиках потерь: Различные длины волн имеют разные уровни затухания в оптоволоконных кабелях. Короткие длины волн (например, 850 нм) имеют потери до 5 дБ/км, что подходит только для передачи на короткие расстояния по многомодовому оптоволокну; в то время как длинные длины волн (например, 1310 нм и 1550 нм) имеют значительно меньшие потери (1310 нм составляет около 0,4 дБ/км, а 1550 нм может составлять всего 0,19 дБ/км), что позволяет передавать данные на большие расстояния.

Требования к контролю дисперсии: длина волны 1310 нм близка к нулевой точке дисперсии в стандартном одномодовом оптическом волокне, что подходит для высокоскоростной передачи на средние расстояния. Хотя длина волны 1550 нм имеет наименьшие потери, она обладает большой дисперсией и требует сочетания с технологией компенсации дисперсии или специальным оптическим волокном (например, G.655) для достижения сверхбольших расстояний передачи.

2. Повышение пропускной способности волокна: технология мультиплексирования по длине волны (WDM)

Использование спектрального ресурса: благодаря технологии мультиплексирования по длине волны оптические сигналы разных длин волн объединяются в одном оптическом волокне для передачи. Например:

C-диапазон (1530–1565 нм): он имеет наименьшие потери и является основным диапазоном плотного мультиплексирования по длине волны (DWDM). Одно волокно может поддерживать более 100 каналов.

L-диапазон (1565–1625 нм): дополняет C-диапазон, дополнительно увеличивая пропускную способность. Двунаправленная связь по одному волокну: использование парных длин волн (например, 1310 нм/1550 нм) для обеспечения двунаправленной передачи данных по одному оптоволокну позволяет экономить ресурсы оптоволокна.

3. Адаптация к различным сценариям применения

Многомодовое волокно 850 нм для передачи на короткие расстояния (≤550 метров), низкая стоимость, совместимость с многомодовой системой. 3 Городская/региональная сеть 1310 нм (≤60 километров), низкая дисперсия, не требуется усилитель. 35 Связь на большие расстояния/подводная связь 1550 нм (≤160 километров), сверхнизкие потери, может использоваться с волоконным усилителем. 34

4. Развитие технологий и расширение диапазона.
Раньше использовался только диапазон 850 нм, затем было разработано «окно низких потерь» 1260–1625 нм, разделённое на поддиапазоны, такие как O, E, S, C, L и U.
Например:
Диапазон E: ранее ограниченный затуханием «водного пика», передача с низкими потерями была достигнута благодаря технологическому прогрессу.
Диапазон U: предназначен для мониторинга сетей.

Подводя итог, можно сказать, что использование нескольких длин волн является оптимальным решением для балансировки потерь, дисперсии, пропускной способности и стоимости, а также является основой для технологии мультиплексирования по длине волны, позволяющей добиться экспоненциального роста пропускной способности волокна.