Из чего состоит оптическая линза для фильтра wdm в sfp wdm

Обновлено: 21.11.2024

Обсуждается применение интерферометра Фабри-Перо в высокопроизводительных мультиплексированных оптических системах с разделением по длине волны. Описаны характеристики нескольких практических вариантов осуществления, их предполагаемая роль и предельные ограничения производительности.

Майкл Брайерли и Пол Уркхарт
Appl. Опц. 26(22) 4841-4845 (1987)

Gong-Ru Lin и Jung-Rung Wu
Appl. Опц. 42(27) 5477-5482 (2003)

Дер Йи Хсу, Джим Вейн Лин и Сен Йен Шоу
Appl. Опц. 44(9) 1529-1532 (2005)

Уилберт Р. Скиннер, Пол Б. Хейс и Салли М. Андерсон
Appl. Опц. 26(5) 905–908 (1987)

Ссылки

У вас нет доступа к этому журналу по подписке. Списки цитирования с исходящими ссылками цитирования доступны только подписчикам. Вы можете подписаться либо как член Optica, либо как авторизованный пользователь вашего учреждения.

Обратитесь к своему библиотекарю или системному администратору
или
войдите в систему, чтобы получить доступ к членской подписке Optica

Цитируется

У вас нет доступа к этому журналу по подписке. Процитированные ссылки доступны только подписчикам. Вы можете подписаться либо как член Optica, либо как авторизованный пользователь вашего учреждения.

Цифры (10)

У вас нет доступа к этому журналу по подписке. Файлы рисунков доступны только подписчикам. Вы можете подписаться либо как член Optica, либо как авторизованный пользователь вашего учреждения.

Уравнения (6)

У вас нет доступа к этому журналу по подписке. Уравнения доступны только подписчикам. Вы можете подписаться либо как член Optica, либо как авторизованный пользователь вашего учреждения.

Фильтры WDM обеспечивают доступ ко всем каналам длин волн, где это необходимо. В оптических оконечных мультиплексорах (OTM) терминируются все каналы. Между двумя OTM обычно необходимо использование подмножества каналов. Это приводит к концепции оптического мультиплексора ввода/вывода (OADM). OADM обеспечивают использование подмножества каналов WDM; остальные каналы проходят прозрачно. Это позволяет избежать дорогостоящей терминации каналов WDM, которые не требуются на промежуточных узлах.

OADM являются производными от пассивного статического фильтра WDM или реконфигурируемого OADM (ROADM). В ROADM используются переключающие устройства с избирательной длиной волны. Статические фильтры OADM могут быть сконфигурированы в один этап или в три последовательных этапа. Последнее позволяет использовать модульную конструкцию OADM.

Для пассивных фильтров WDM используются разные технологии в зависимости от требований к производительности, количеству портов и цене. Многие модульные фильтры DWDM и почти вся оптика CWDM (например, CWDM MUX/DEMUX и фильтр CWDM) основаны на технологии тонкопленочных фильтров (TFF). В TFF тонкие диэлектрические слои, селективные по длине волны, наносятся на подложку. Свет может проходить через подложку за счет эффекта полного внутреннего отражения или он связывается/развязывается в соответствующих областях тонкой пленки. Разложение по длине волны осуществляется за счет пространственного разложения, а отдельные длины волн для добавления/отвода доступны через специальные волокна.

Альтернативы TFF включают волоконную решетку Брэгга (FBG) и решетки волноводов (AWG). ВБР представляют собой периодические изменения плотности внутри волокон. Эти изменения плотности генерируются УФ-лазерным излучением соответствующих участков волокна, а также они могут быть чирпированы, то есть непрерывно переходить от одной длины волны к другой. В OADM решетки настроены на определенные длины волн ввода/вывода; эти длины волн будут отражаться, а не передаваться. ВБР можно комбинировать с волоконными интерферометрами или циркуляторами для разделения направлений передачи.

AWG — это компактные однокаскадные фильтры, реализованные по технологии планарных волноводов. В качестве фильтров OTM они могут обеспечить использование большого количества длин волн в диапазоне от 32 до 96. Они состоят из областей свободного распространения (FPR) и волноводов, соединяющих FPR. Волноводы имеют разную длину пути, что приводит к конструктивным или деструктивным помехам на выходе FPR и, следовательно, к мультиплексированию/демультиплексированию. AWG — это циклические фильтры.Различные длины волн, разнесенные в свободном спектральном диапазоне (FSR) от фильтра, доступны на одних и тех же выходных портах.

AWG используются в статических двухточечных конфигурациях, таких как SAN с высокой пропускной способностью, и в некоторых конфигурациях ROADM. Параметры технологий фильтрации WDM показаны в таблице ниже. Советы: нажмите, чтобы узнать подробности о AWG

Вот несколько изображений фильтров WDM из Fiberstore.

Fiberstore – профессиональная китайская компания, специализирующаяся на оптоволоконных сетевых решениях, включая мультиплексоры, приемопередатчики, кабели и другие сетевые устройства. Следите за нами в Твиттере.

Оптические устройства, которые чаще всего используются для выборочной передачи определенных длин волн, называются фильтрами, которые охватывают широкий спектр устройств, включая аттенюаторы. Фильтры играют важную роль в системах мультиплексирования с разделением по длине волны (WDM), хотя могут использоваться и другие технологии. Фильтры WDM могут экономично разделять или комбинировать оптические сигналы, передаваемые на разных длинах волн.

В мире оптики термин «фильтр» часто используется в широком смысле для компонентов, которые отфильтровывают часть падающего света и пропускают остальную часть. В системах WDM длины волн, которые не проходят через фильтр, обычно отражаются, поэтому они могут пройти в другое место в системе. Такие фильтры похожи на зеркальные шторы или односторонние зеркала, которые отражают большую часть падающего света, но пропускают достаточно, чтобы вы могли видеть сквозь них.

Обычные оптические фильтры обеспечивают расширение канала без прерывания обслуживания. Кроме того, низкие потери фильтров между сетью и экспрессией позволяют накладывать их друг на друга, что необходимо для масштабирования новых длин волн. Большинство фильтров оснащены экспресс-портом для пропуска неотброшенных/добавленных каналов WDM. Соединение экспресс-портов двух фильтров образует оптический мультиплексор ввода/вывода (OADM) с оптоволоконными соединениями восток/запад. Высокая изоляция фильтра устраняет нежелательные «теневые» длины волн и позволяет использовать каналы, которые были отброшены в узле, в другом месте вниз по течению.

Интерференционные фильтры и другие технологии можно использовать для разделения и объединения длин волн в системах WDM. Несколько подходов в настоящее время конкурируют за приложения WDM, некоторые технологии, по-видимому, имеют преимущества для определенных типов систем WDM, но область все еще развивается, и ни один из подходов не доминирует. Хотя эти технологии работают по-разному, они позволяют достичь общей цели — оптического мультиплексирования и демультиплексирования.

Существует три конкурирующих технологии фильтрации: тонкопленочные фильтры (TFF), матричные волноводы (AWG) и волоконные решетки Брэгга (FBG). Тонкопленочные фильтры были приняты очень рано и получили широкое распространение, поскольку обладают уникальными характеристиками, отвечающими строгим требованиям систем оптической связи.

Широкополосные фильтры WDM. Они используются в EDFA в качестве соединителей насосов и мониторов каналов контроля. Это семейство фильтров охватывает широкий спектр других фильтров. Их области применения варьируются от CWDM (Coarse WDM) до двунаправленных приемопередатчиков и трехдиапазонных фильтров 1310/1490/1550 нм для оптоволокна до дома (FTTH).

Волоконные брэгговские решетки работают аналогичным образом, отражая определенные длины волн. Приложения WDM требуют использования множества интерференционных фильтров или волоконных решеток, каждый из которых выбирает отдельную длину волны или группу длин волн.

Модуль FTTX Filter WDM основан на технологии тонкопленочных фильтров. Семейство продуктов WDM на основе фильтров FiberStore охватывает следующие диапазоны длин волн, обычно используемые в оптоволоконных системах: 1310/1550 нм (для оптической связи WDM или DWDM), 1480/1550 нм (для мощных оптических усилителей DWDM/EDFA), 1510/1550 нм (для многоканальные оптические сети DWDM) и 980/1550 нм (для высокопроизводительного оптического усилителя DWDM/EDFA) и 1310/1490/1550 нм (для PON/FTTX/тестового прибора). По сравнению с соединителями WDM с плавленым волокном, компоненты WDM на основе фильтров имеют гораздо более широкую рабочую полосу пропускания, более низкие вносимые потери, более высокую мощность, высокую изоляцию и т. д.

Модуль аналитического волокна в оптическом кабеле передачи

Пассивные оптические сети – PON в настоящее время значительно расширяются в связи с ростом спроса со стороны бизнеса и потребителей на пропускную способность Ethernet. Расширение сети возможно, если совокупная стоимость владения будет ниже, чем доходы, получаемые от клиентов.

В таких системах PON оптические приемопередатчики пакетного режима являются важными компонентами. Они построены путем интеграции приемопередающих схем, оптических устройств и модульных технологий. Конфигурация типичного оптического приемопередатчика основана на оптической сборке (OSA). Модули передатчика и приемника называются TOSA и ROSA соответственно. TOSA содержит полупроводниковый лазерный диод (LD), а ROSA содержит фотодиод (PD), оптическую линзу, предусилитель и пассивные электрические части.

Они спроектированы в небольшом форм-факторе с некоторыми встроенными оптическими узлами, которые подходят для сетей с высокой плотностью. Основными компонентами стоимости модуля приемопередатчика являются оптический узел передатчика (TOSA), который преобразует электрический узел и оптический узел приемника (ROSA). Однако внутри приемопередатчика BiDi (двунаправленного) есть компонент с названием «BOSA» (двунаправленный оптический узел), который играет роль TOSA и ROSA, но по другому принципу.

В системе PON одно оптическое волокно используется для двунаправленной передачи, чтобы снизить стоимость сети за счет использования оптического мультиплексирования с разделением по длине волны (WDM). Для двунаправленной передачи используется фильтр WDM: он пропускает передаваемые оптические сигналы и отражает принимаемые оптические сигналы. Оптический двунаправленный модуль (BIDI) состоит из фильтров TOSA, ROSA и WDM. Он пропускает передаваемые оптические сигналы и отражает полученные оптические сигналы.

Структура TOSA

TOSA состоит из лазерного диода, оптического интерфейса, контрольного фотодиода, металлического и/или пластикового корпуса и электрического интерфейса. В зависимости от требуемой функциональности и применения могут присутствовать и другие компоненты, включая фильтрующие элементы и изоляторы. Он используется для преобразования сигнала в оптический сигнал, связанный с оптическим волокном.

Передатчик в основном состоит из LD и схемы его драйвера со схемой автоматической
оптической регулировки мощности (APC). LD Фабри-Перо (FP-LD) и LD с распределенной обратной связью (DFB-LD) широко используются в оптических системах передачи. FP-LD недороги и обычно используются в ONU. С другой стороны, LD OLT должен обеспечивать более узкую длину волны для оптического сигнала, чем длина волны ONU. Стандартное распределение оптических длин волн в системе PON: восходящий поток около центральной частоты 1310 нм, нисходящий поток данных около центральной частоты 1490 нм и нисходящий видеоданные около 1540 нм. Чтобы достичь такой точности для передатчика OLT, мы использовали DFB-LD, который может обеспечить узкий оптический спектр длин волн.

Структура РОСА

ROSA состоит из фотодиода, оптического интерфейса, металлического и/или пластикового корпуса и электрического интерфейса. В зависимости от требуемой функциональности и применения могут присутствовать и другие компоненты, включая усилители. Он используется для приема оптического сигнала от волокна и преобразования его обратно в электрический сигнал.

Приемник состоит из ФД, преобразующего принимаемый оптический сигнал в сигнал электрического тока, и усилителей. Усилители изменяют входные сигналы, ухудшенные при передаче на большие расстояния. Схема усилителя состоит из предусилителя и постусилителя. Предусилитель преобразует сигнал тока в сигнал напряжения и усиливает преобразованный сигнал. Пост-усилитель выравнивает выходной сигнал предварительного усилителя до уровня амплитуды, подходящего для ввода в следующую цифровую схему. ФД и предусилитель собраны в модуль ROSA, поскольку предусилитель очень чувствителен к условиям монтажа.Модуль ROSA упрощает работу с оптическим модулем и обеспечивает более высокую производительность.

Структура BOSA

Система BOSA состоит из фильтров TOSA, ROSA и WDM, что позволяет использовать двунаправленную технологию для поддержки двух длин волн в каждом волокне. Наиболее ценным преимуществом приемопередатчиков BiDi является значительная экономия на оптоволокне.

Приемопередатчик в сборе

Шасси малого форм-фактора с возможностью подключения (SFP), которое можно прикреплять к электрической подложке и отсоединять от нее. Он содержит оптический модуль BIDI с металлическими корпусами TOSA и ROSA, микросхему драйвера LD и микросхему пост-усилителя.

Оптический приемопередатчик пакетного режима для систем PON класса гигабит в секунду. Использование различных технологий оптических и электрических модулей вместе с разработанными нами микросхемами приемника позволило нам получить высокую производительность недорогого PIN-фотодиода. Приемопередатчик построен на небольшом шасси SFP. Он достиг чувствительности –29,7 дБм и выходной оптической мощности более +5 дБм. Этот оптический трансивер позволит нам снизить стоимость систем PON класса гигабит в секунду.

Не ищите нужный товар — найдите его — только здесь, в GBIC-SHOP. Немедленно остановитесь!

Мультиплексирование с разделением по длине волны, WDM, долгое время было предпочтительной технологией для передачи больших объемов данных между сайтами. Это увеличивает пропускную способность, позволяя одновременно отправлять разные потоки данных по одной оптоволоконной сети. Таким образом WDM максимизирует полезность оптоволокна и помогает оптимизировать инвестиции в сеть.

Традиционно системы WDM использовались операторами связи и поставщиками услуг. Крупномасштабные системы, разработанные для «национальных инфраструктур», сделали системы непомерно дорогими и слишком сложными для использования в частных сетях. В последние годы все изменилось. И технологии быстро развиваются.

Сегодня доступны сетевые решения WDM, отвечающие потребностям корпоративных предприятий, государственных организаций и частных центров обработки данных. Решения, которые проще и экономичнее, чем традиционные решения операторского класса.

Многим организациям еще только предстоит открыть для себя преимущества сети WDM. И как его можно использовать для максимизации инвестиций в сеть и получения максимальной отдачи от оптоволоконных сетей.

Многим организациям еще только предстоит открыть для себя преимущества мультиплексирования с разделением по длине волны, WDM, сети и то, как их можно использовать, чтобы максимизировать инвестиции в сеть и получить максимальную отдачу от оптоволоконных сетей.

В основе WDM лежит возможность отправлять данные различных типов по оптоволоконным сетям в виде света. Благодаря одновременной передаче различных световых каналов, каждый с уникальной длиной волны, по оптоволоконной сети создается единая виртуальная оптоволоконная сеть. Вместо использования нескольких волокон для каждой службы можно использовать одно волокно для нескольких служб.

Таким образом, WDM увеличивает пропускную способность и максимально увеличивает полезность оптоволокна. Аренда или покупка оптоволокна составляет значительную долю сетевых расходов. Таким образом, использование существующего оптоволокна для передачи нескольких каналов трафика может обеспечить существенную экономию.

В простейшей форме системы WDM состоят из четырех элементов:

Приемопередатчики — передача данных в виде света

Трансиверы – это лазеры с определенной длиной волны, которые преобразуют сигналы данных от коммутаторов SAN и IP в оптические сигналы, которые можно передавать по оптоволокну. Каждый поток данных преобразуется в сигнал с длиной волны света уникального цвета. Из-за физических свойств света каналы не могут мешать друг другу. Таким образом, все длины волн WDM независимы. Создание виртуальных волоконно-оптических каналов таким образом означает, что количество необходимых волокон уменьшается на коэффициент используемых длин волн. Это также позволяет подключать новые каналы по мере необходимости, не нарушая работу существующих служб передачи трафика.

Поскольку каждый канал прозрачен для скорости и типа данных, любое сочетание SAN, WAN, голосовых и видеосервисов может передаваться одновременно по одному волокну или паре волокон.

Мультиплексоры, оптимизирующие использование оптоволоконных каналов

Мультиплексор WDM, иногда называемый пассивным мультиплексором, является ключом к оптимизации или максимальному использованию оптоволокна. Мультиплексор находится в центре операции, собирая все потоки данных вместе для одновременной передачи по одному волокну. На другом конце волокна потоки демультиплексируются, т.е. снова разделяются на разные каналы.

Мультиплексор WDM лежит в основе операции, собирая все потоки данных вместе для одновременной передачи по одному волокну.

Ранние системы WDM могли передавать два двунаправленных канала по паре волокон. Технология быстро развивалась, и как количество каналов, так и объем данных, передаваемых на каждый канал, увеличились. Сегодня по оптоволокну можно одновременно передавать до 80 каналов.

Поскольку мультиплексоры обычно располагаются в конечных точках сети, их часто называют оконечными мультиплексорами. При соединении двух сайтов мультиплексор размещается на каждом сайте, создавая соединение «точка-точка». Во многих случаях в сетях есть дополнительные сайты, где требуется подключение в той или иной форме, но не для всех типов трафика. Здесь оптические мультиплексоры ввода-вывода (OADM) используются для извлечения желаемых длин волн, необходимых для конкретного сайта, в обход ненужных типов трафика. Таким образом, можно построить более универсальные кольцевые, распределительные сети и сети доступа.

Коммутационный шнур, соединяющий трансивер и мультиплексор

Приемопередатчик передает протоколы высокоскоростных данных на узкополосных длинах волн, в то время как мультиплексор находится в центре операции. Патч-кабель — это клей, который соединяет эти два ключевых элемента вместе. Шнуры с разъемом LC популярны и соединяют выход трансивера со входом мультиплексора.

Темное волокно: пара волокон или одна нить волокна

Обязательным условием для любого решения wdm является доступ к сети с темным оптоволокном. Наиболее распространенным способом передачи оптического трафика по архитектуре является использование оптоволоконной пары. Одно из волокон используется для передачи данных, а другое используется для приема данных. Это позволяет передавать максимальный объем трафика.

Иногда доступно только одно волокно. Поскольку разные цвета света распространяются на разных длинах волн, система WDM может быть построена в любом случае. Одна длина волны используется для отправки данных, а вторая — для их получения.

Читайте также: