Modül içinde WDM: filtreler, AWG’ler, BiDi, dalga boyu kontrolü

Birçok modül, kendi başına küçük birer WDM sistemidir. Bir LR4 veya FR4 modülü dört lazeri tek bir fiberde çoğullar ve diğer uçta dört dalga boyunu ayırır; bir BiDi veya PON modülü bir filtre üzerinden tek bir fiberde hem gönderir hem alır; bir DWDM modülü dalga boyunu yıllarca birkaç gigahertz hassasiyetinde tutar. Bu sayfa bunu mümkün kılan optikleri ele alır — filtreler ve dalga kılavuzlu çoğullayıcılar, BiDi splitter’ı, soğutucular ve dalga boyu kilitleyicileri — ve bunların eklediği kayıpları ve arıza türlerini kapsar.

WDM modül içinde nerede bulunur

Modül türü	Dahili WDM	Dalga boyları	Fiber portu
40GBASE-LR4, 100GBASE-LR4/ER4	4 kanallı LAN-WDM mux + demux	1295,56 / 1300,05 / 1304,58 / 1309,14 nm (800 GHz aralığıyla)	dupleks LC
100G CWDM4, 400G FR4, 800G 2×FR4	4 kanallı CWDM mux + demux	1271 / 1291 / 1311 / 1331 nm (20 nm aralığıyla)	dupleks LC
40G/100G SWDM4	MMF üzerinde 4 kanallı kısa dalga mux	850 / 880 / 910 / 940 nm	dupleks LC, OM4/OM5
BiDi (1G–100G), PON ONU/OLT	2 veya 3 portlu filtre (BOSA)	1310/1490, 1270/1330, 1490/1310/1550…	tekli LC veya SC/APC
400G BiDi (SR4.2)	4 çift üzerinde fiber başına 2 dalga boyu	850 / 910 nm	MPO
DWDM sabit / ayarlanabilir	içeride mux yok; hassas tek dalga boyu	ITU ızgarası, 100/50 GHz	dupleks LC — mux harici
PSM4, DR4, SR4	yok — paralel fiberler	tek dalga boyu	MPO

Kanal planları ve bantlar: Dalga boyu bantları ve kanal planları.

Çoğullayıcı teknolojileri

Teknoloji	Nasıl çalışır	Araya girme kaybı (kanal başına, mux veya demux)	Notlar
İnce film filtre (TFF) bloğu — “Z-block”	bir cam bloğa yapıştırılmış dielektrik girişim filtreleri; ışık zikzak çizer, her filtre bir bandı geçirir ve gerisini yansıtır	1–1,5 dB	dayanıklı, atermal, LR4/CWDM4/FR4 TOSA’larının ve ROSA’larının iş atı
AWG (dizi dalga kılavuzu ızgarası, silika PLC)	fazlandırılmış dalga kılavuzu dizisi dalga boylarını ayrı çıkışlara dağıtır	2–3 dB	çok sayıda kanal için kompakt; atermal hâle getirilmedikçe sıcaklığa duyarlı; bazı LR4’lerde ve DWDM ekipmanında kullanılır
Serbest uzay ızgarası / prizma	hacimsel optik	2–4 dB	takılabilir modüllerde nadir
Silikon fotonik mux	yonga üzerinde halka rezonatörler veya echelle ızgaraları	1–3 dB	SiPh FR4 tasarımlarında modülatörlerle tümleşik; termal ayar gerektirebilir
BiDi filtresi	tek bir 45° dikroik plaka: bir bandı PD’ye geçirir, lazerin bandını fibere yansıtır	0,5–1 dB	Tx ve Rx bantları arasında 30–40 dB izolasyon

Dahili mux + demux kaybı (gidiş-dönüş 2–5 dB), WDM modüllerin şerit başına paralel modüllere göre daha fazla güç göndermesinin ve şerit başına DDM Tx değerlerinin lazerin gerçek çıkışından daha düşük görünmesinin nedenlerinden biridir (Tipik değerler).

LR4 neden soğutma gerektirir, CWDM4 neden gerektirmez

Soğutmasız bir DFB yaklaşık 0,1 nm/°C kayar — 0–70 °C’lik bir kasa aralığında 7 nm.

Izgara	Aralık	Filtre geçirme bandı	Soğutmasız kayma sığar mı?
CWDM (CWDM4, FR4)	20 nm	±6,5 nm	evet — TEC yok, daha düşük güç, daha ucuz
LAN-WDM (LR4, ER4)	800 GHz ≈ 4,5 nm	±1 nm veya daha az	hayır — her lazer sabit bir sıcaklıkta bir TEC üzerinde oturur (veya geniş sıcaklık aralıklı bir lazer tasarımı kullanılır)
DWDM	100 GHz ≈ 0,8 nm, 50 GHz ≈ 0,4 nm	±0,1 nm	hayır — TEC artı bir dalga boyu kilitleyici

100G LR4 modüllerinin CWDM4’ün çektiği 2–3 W’a karşılık 3,5–4,5 W çekmesinin ve LR4 TOSA’larının TO-kutuları yerine kutu paketler olmasının nedeni budur (Optik paketleme).

Bir DWDM dalga boyunu sabit tutma

 TEC üzerindeki lazer ──► 1–5 % musluk ──► etalon (Fabry–Pérot filtresi) ──► PD1
                            └──────────────────────────────► PD2 (referans)
 PD1/PD2 oranı → MCU → TEC ayar noktasını (ince) veya lazer akımını ayarla → dalga boyu kilitlendi

TEC + termistör — lazer alt taşıyıcısının altındaki bir Peltier elemanı, onu ±0,1 °C hassasiyetle bir ayar noktasında (25–45 °C) tutar; döngüyü MCU yürütür. DDM, lazer sıcaklığı ve TEC akımı değerlerini sunabilir (Sıcaklık ve gerilim).
Dalga boyu kilitleyici — geçirgenliği ITU ızgarası periyoduyla dalgalanan bir etalon; içinden geçen örnek gücün bir referansla karşılaştırılması, denetleyiciye lazerin kanalın hangi tarafında olduğunu söyler. Ömür boyu doğruluk ±1–2,5 GHz.
Ayarlanabilir lazerler kaba bir mekanizma ekler: örneklenmiş ızgaralı DBR bölümleri, bir birleştirici ve termal ayarlamayla bir DFB dizisi veya bir harici kavite (ECL); koherent modüllerde ITLA / micro-ITLA / nano-ITLA olarak paketlenir, SFP+/XFP’de ise kompakt ayarlanabilir TOSA’lar olarak. Kanal seçimi ve durumu SFF-8690 / CMIS sayfa 04h–12h üzerinden yürütülür; ayarlama birkaç saniye sürer ve bu sırada Tx susturulur (Ayarlanabilir alıcı-vericiler).

BiDi ve PON optikleri

Bir BOSA, bir lazeri ve bir fotodiyotu tek bir fiber portunun arkasına yerleştirir. 45°'lik bir WDM filtresi lazerin dalga boyunu fibere yansıtır ve gelen dalga boyunu fotodiyoda geçirir; iki bant arasındaki izolasyon (30–40 dB) ve filtrenin kenar dikliği, modülün kendi ışığının ne kadarının kendi alıcısına sızdığını belirler. PON, ONU üzerinde (lazer yalnızca kendi zaman diliminde açık) ve OLT üzerinde (farklı ONU’lardan gelen patlamalar arasında eşiğini sıfırlayan bir alıcı) patlama modu elektroniği ekler — bir OLT’nin DDM Rx değerinin birçok göndericinin ortalaması olmasının nedeni budur (PON alıcı-vericileri).

BiDi modülleri eşleşen varyantlar hâlinde gelir (-U/-D veya dalga boyuna göre), çünkü her birindeki filtre ters yönde ayarlanmıştır; aynı türden iki modül asla bağlantı kuramaz (Fiziksel uyumsuzluklar).

Polarizasyon ve yansımalar

Dahili filtreler ve AWG’ler polarizasyona hafifçe bağımlıdır (PDL 0,1–0,3 dB); fiberdeki polarizasyon zamanla kayar, bu yüzden alınan güç herhangi bir arıza olmadan birkaç onda dB kadar dalgalanabilir. Her dahili yüzey de biraz yansıma yapar; her lazerden sonraki izolatörler bunun yongaya ulaşmasını engeller (Optik paketleme).

Dahili WDM’e özgü arıza türleri

Arıza	İmza	Notlar
LR4/DWDM’de TEC arızası	lazer sıcaklığı kayar, TEC akımı sınırda, bir şeridin karşı uçtaki Rx’i filtreden kaydıkça düşer	modül sıcaklığı normal görünebilir
Filtre delaminasyonu / yanlış hizalama	bir şerit hem Tx’te (fibere doğru) hem karşı uçtaki Rx’te düşük, dalga boyuna bağımlı	mekanik şok, termal döngü
Dalga boyu kilitleyici kayması	DWDM kanalı ızgara dışında, mux tarafından süzülür → düşük Rx, hatalar	DDM Tx değişmez — ışık oradadır, ama yanlış dalga boyunda
BiDi filtre sızıntısı	zayıf hassasiyet, kısa bağlantılarda hatalar (kendi Tx’i Rx’i bastırır)	yüksek gönderim gücü ve yansımalarla daha kötüleşir
4 şeritli bir WDM modülünde bir lazerin yaşlanması	bir şeridin bias’ı yükselir, ardından gücü düşer; diğer üçü sorunsuz	Şerit başına tanılama

CodingBox’ta

Kimlik baytları WDM tasarımını tanımlar: dalga boyu (LR4/CWDM4 için nominal merkez olarak 1310, DWDM için ise tam kanal), uyumluluk veya uygulama kodları (LR4, CWDM4, FR4 karşılaştırması) ve ayarlanabilir modüllerde ayarlanabilir sayfalar üzerindeki kanal ızgarası ve geçerli kanal. DDM ekranındaki şerit başına DDM, her bir dahili lazeri ayrı ayrı gösterir; lazer sıcaklığı ve TEC akımı, modülün bunları bildirdiği yerde görünür.

Bu materyalde bir yanlışlık veya hata bulursanız ilgili bölümü seçin ve Ctrl+Enter tuşlarına basarak .