In de wereld van glasvezelcommunicatie is de selectie van de lichtgolflengte vergelijkbaar met het afstemmen van radiofrequenties en het selecteren van kanalen. Alleen door het juiste "kanaal" te selecteren, kan het signaal helder en stabiel worden verzonden. Waarom hebben sommige optische modules een transmissieafstand van slechts 500 meter, terwijl andere honderden kilometers kunnen overbruggen? Het mysterie schuilt in de 'kleur' van die lichtstraal – preciezer gezegd, de golflengte van het licht.
In moderne optische communicatienetwerken spelen optische modules met verschillende golflengtes een compleet andere rol. De drie kerngolflengtes van 850 nm, 1310 nm en 1550 nm vormen het fundamentele raamwerk van optische communicatie, met een duidelijke taakverdeling op het gebied van transmissieafstand, verlieskarakteristieken en toepassingsscenario's.
1. Waarom hebben we meerdere golflengtes nodig?
De hoofdoorzaak van golflengtediversiteit in optische modules ligt in twee grote uitdagingen bij glasvezeltransmissie: verlies en dispersie. Wanneer optische signalen via glasvezels worden verzonden, treedt energieverzwakking (verlies) op door absorptie, verstrooiing en lekkage van het medium. Tegelijkertijd veroorzaakt de ongelijkmatige voortplantingssnelheid van componenten met verschillende golflengten signaalpulsverbreding (dispersie). Dit heeft geleid tot oplossingen met meerdere golflengten:
•850nm-band:werkt voornamelijk met multimode optische vezels, waarbij de transmissieafstanden doorgaans variëren van enkele honderden meters (zoals ~550 meter). Het is de belangrijkste kracht voor transmissie over korte afstanden (zoals in datacenters).
•1310nm-band:vertoont lage dispersie-eigenschappen in standaard single-mode vezels, met transmissieafstanden tot tientallen kilometers (zoals ~60 kilometer), waardoor het de ruggengraat vormt van transmissie over middellange afstanden.
•1550nm-band:Met de laagste demping (ongeveer 0,19 dB/km) kan de theoretische transmissieafstand meer dan 150 kilometer bedragen. Daarmee is het de koning van de transmissies over lange afstanden en zelfs ultralange afstanden.
De opkomst van Wavelength Division Multiplexing (WDM)-technologie heeft de capaciteit van glasvezels aanzienlijk vergroot. Zo realiseren Single Fiber Bidirectional (BIDI) optische modules bidirectionele communicatie op één glasvezel door verschillende golflengten (zoals een combinatie van 1310 nm en 1550 nm) te gebruiken aan de zend- en ontvangstzijde, wat de glasvezelcapaciteit aanzienlijk bespaart. Geavanceerdere Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM)-technologie kan zeer smalle golflengteafstanden (zoals 100 GHz) bereiken in specifieke banden (zoals de O-band van 1260-1360 nm), en één glasvezel kan tientallen of zelfs honderden golflengtekanalen ondersteunen, waardoor de totale transmissiecapaciteit tot op het niveau van Tbps wordt verhoogd en het potentieel van glasvezel volledig wordt benut.
2. Hoe kan de golflengte van optische modules wetenschappelijk worden geselecteerd?
Bij de keuze van de golflengte moet rekening worden gehouden met de volgende sleutelfactoren:
Transmissieafstand:
Korte afstand (≤ 2 km): bij voorkeur 850 nm (multimode glasvezel).
Middellange afstand (10-40 km): geschikt voor 1310 nm (single-mode glasvezel).
Lange afstand (≥ 60 km): 1550 nm (single-mode glasvezel) moet worden geselecteerd of worden gebruikt in combinatie met een optische versterker.
Capaciteitsvereiste:
Conventionele bedrijfsvoering: Modules met een vaste golflengte zijn voldoende.
Transmissie met grote capaciteit en hoge dichtheid: DWDM/CWDM-technologie is vereist. Een 100G DWDM-systeem dat in de O-band werkt, kan bijvoorbeeld tientallen golflengtekanalen met hoge dichtheid ondersteunen.
Kostenoverwegingen:
Module met vaste golflengte: De initiële prijs per eenheid is relatief laag, maar er moeten meerdere golflengtemodellen van reserveonderdelen op voorraad worden gehouden.
Module met instelbare golflengte: De initiële investering is relatief hoog, maar dankzij software-afstemming kan deze meerdere golflengtes bestrijken, het beheer van reserveonderdelen vereenvoudigen en op de lange termijn de complexiteit en kosten van bediening en onderhoud verlagen.
Toepassingsscenario:
Data Center Interconnection (DCI): DWDM-oplossingen met een hoge dichtheid en laag vermogen zijn gangbaar.
5G fronthaul: Vanwege de hoge eisen op het gebied van kosten, latentie en betrouwbaarheid zijn BIDI-modules (Single Fiber Bidirectional) van industriële kwaliteit een veelvoorkomende keuze.
Bedrijvenparknetwerk: Afhankelijk van de afstands- en bandbreedtevereisten kunnen CWDM-modules met een laag vermogen en een middellange tot korte afstand of modules met een vaste golflengte worden geselecteerd.
3. Conclusie: technologische evolutie en toekomstige overwegingen
De technologie voor optische modules blijft zich snel ontwikkelen. Nieuwe apparaten zoals golflengteselectieve schakelaars (WSS) en vloeibaar kristal op silicium (LCoS) stimuleren de ontwikkeling van flexibelere optische netwerkarchitecturen. Innovaties gericht op specifieke banden, zoals de O-band, optimaliseren voortdurend de prestaties, bijvoorbeeld door het energieverbruik van de module aanzienlijk te verlagen en tegelijkertijd een voldoende optische signaal-ruisverhouding (OSNR) te behouden.
Bij de aanleg van toekomstige netwerken moeten ingenieurs niet alleen de transmissieafstand nauwkeurig berekenen bij het selecteren van golflengten, maar ook het stroomverbruik, de temperatuuraanpassing, de implementatiedichtheid en de operationele en onderhoudskosten gedurende de volledige levenscyclus uitgebreid evalueren. Zeer betrouwbare optische modules die tientallen kilometers stabiel kunnen werken in extreme omgevingen (zoals extreme kou bij -40 °C) worden een belangrijke ondersteuning voor complexe implementatieomgevingen (zoals afgelegen basisstations).
Plaatsingstijd: 18-09-2025