ಫೈಬರ್ ಆಪ್ಟಿಕ್ ಪ್ರಪಂಚದ "ಬಣ್ಣದ ಪ್ಯಾಲೆಟ್": ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಮಾಡ್ಯೂಲ್‌ಗಳ ಪ್ರಸರಣ ದೂರಗಳು ಏಕೆ ನಾಟಕೀಯವಾಗಿ ಬದಲಾಗುತ್ತವೆ

ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಫೈಬರ್ ಸಂವಹನದ ಜಗತ್ತಿನಲ್ಲಿ, ಬೆಳಕಿನ ತರಂಗಾಂತರದ ಆಯ್ಕೆಯು ರೇಡಿಯೋ ಕೇಂದ್ರವನ್ನು ಟ್ಯೂನ್ ಮಾಡಿದಂತೆ - ಸರಿಯಾದ "ಆವರ್ತನ"ವನ್ನು ಆರಿಸುವ ಮೂಲಕ ಮಾತ್ರ ಸಂಕೇತಗಳನ್ನು ಸ್ಪಷ್ಟವಾಗಿ ಮತ್ತು ಸ್ಥಿರವಾಗಿ ರವಾನಿಸಬಹುದು. ಕೆಲವು ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಮಾಡ್ಯೂಲ್‌ಗಳು ಕೇವಲ 500 ಮೀಟರ್‌ಗಳ ಪ್ರಸರಣ ದೂರವನ್ನು ಹೊಂದಿದ್ದರೆ, ಇತರವು ನೂರಾರು ಕಿಲೋಮೀಟರ್‌ಗಳನ್ನು ವ್ಯಾಪಿಸಬಲ್ಲವು ಏಕೆ? ರಹಸ್ಯವು ಬೆಳಕಿನ "ಬಣ್ಣ"ದಲ್ಲಿದೆ - ಅಂದರೆ, ಹೆಚ್ಚು ನಿಖರವಾಗಿ, ಬೆಳಕಿನ ತರಂಗಾಂತರ.

ಆಧುನಿಕ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಸಂವಹನ ಜಾಲಗಳಲ್ಲಿ, ವಿಭಿನ್ನ ತರಂಗಾಂತರಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಮಾಡ್ಯೂಲ್‌ಗಳು ವಿಭಿನ್ನ ಪಾತ್ರಗಳನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತವೆ. ಮೂರು ಕೋರ್ ತರಂಗಾಂತರಗಳು - 850nm, 1310nm, ಮತ್ತು 1550nm - ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಸಂವಹನದ ಅಡಿಪಾಯದ ಚೌಕಟ್ಟನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತವೆ, ಪ್ರತಿಯೊಂದೂ ಪ್ರಸರಣ ದೂರ, ನಷ್ಟದ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಮತ್ತು ಅನ್ವಯಿಕ ಸನ್ನಿವೇಶಗಳಲ್ಲಿ ಪರಿಣತಿ ಹೊಂದಿವೆ.

ಬಹು ತರಂಗಾಂತರಗಳು ಏಕೆ ಬೇಕು?

ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಮಾಡ್ಯೂಲ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ತರಂಗಾಂತರ ವೈವಿಧ್ಯತೆಯ ಮೂಲ ಕಾರಣ ಫೈಬರ್ ಆಪ್ಟಿಕ್ ಪ್ರಸರಣದಲ್ಲಿ ಎರಡು ಪ್ರಮುಖ ಸವಾಲುಗಳಲ್ಲಿದೆ: ನಷ್ಟ ಮತ್ತು ಪ್ರಸರಣ. ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಫೈಬರ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಸಿಗ್ನಲ್‌ಗಳನ್ನು ರವಾನಿಸಿದಾಗ, ಮಾಧ್ಯಮದ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ, ಚದುರುವಿಕೆ ಮತ್ತು ಸೋರಿಕೆಯಿಂದಾಗಿ ಶಕ್ತಿಯ ಕ್ಷೀಣತೆ (ನಷ್ಟ) ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ. ಅದೇ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, ವಿಭಿನ್ನ ತರಂಗಾಂತರ ಘಟಕಗಳ ಅಸಮಾನ ಪ್ರಸರಣ ವೇಗವು ಸಿಗ್ನಲ್ ಪಲ್ಸ್ ವಿಸ್ತರಣೆಗೆ (ಪ್ರಸರಣ) ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. ಇದು ಬಹು ತರಂಗಾಂತರ ಪರಿಹಾರಗಳಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗಿದೆ:

850nm ಬ್ಯಾಂಡ್: ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಮಲ್ಟಿಮೋಡ್ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಫೈಬರ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ, ಪ್ರಸರಣ ದೂರವು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಕೆಲವು ನೂರು ಮೀಟರ್‌ಗಳಿಂದ (~550 ಮೀಟರ್‌ಗಳಷ್ಟು) ಇರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ಅಂತರದ ಪ್ರಸರಣಕ್ಕೆ (ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಡೇಟಾ ಕೇಂದ್ರಗಳಲ್ಲಿ) ಮುಖ್ಯ ಶಕ್ತಿಯಾಗಿದೆ.

1310nm ಬ್ಯಾಂಡ್: ಪ್ರಮಾಣಿತ ಏಕ-ಮೋಡ್ ಫೈಬರ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಕಡಿಮೆ ಪ್ರಸರಣ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತದೆ, ಹತ್ತಾರು ಕಿಲೋಮೀಟರ್‌ಗಳವರೆಗೆ (~60 ಕಿಲೋಮೀಟರ್‌ಗಳಂತೆ) ಪ್ರಸರಣ ದೂರವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ, ಇದು ಮಧ್ಯಮ ದೂರ ಪ್ರಸರಣದ ಬೆನ್ನೆಲುಬಾಗಿದೆ.

1550nm ಬ್ಯಾಂಡ್: ಕಡಿಮೆ ಅಟೆನ್ಯೂಯೇಷನ್ ​​ದರದೊಂದಿಗೆ (ಸುಮಾರು 0.19dB/km), ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ಪ್ರಸರಣ ಅಂತರವು 150 ಕಿಲೋಮೀಟರ್‌ಗಳನ್ನು ಮೀರಬಹುದು, ಇದು ದೀರ್ಘ-ದೂರ ಮತ್ತು ಅತಿ ದೀರ್ಘ-ದೂರ ಪ್ರಸರಣದ ರಾಜನನ್ನಾಗಿ ಮಾಡುತ್ತದೆ.

ತರಂಗಾಂತರ ವಿಭಾಗ ಮಲ್ಟಿಪ್ಲೆಕ್ಸಿಂಗ್ (WDM) ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ಏರಿಕೆಯು ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಫೈಬರ್‌ಗಳ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಬಹಳವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿಸಿದೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಸಿಂಗಲ್ ಫೈಬರ್ ಬೈಡೈರೆಕ್ಷನಲ್ (BIDI) ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಮಾಡ್ಯೂಲ್‌ಗಳು ಟ್ರಾನ್ಸ್‌ಮಿಟಿಂಗ್ ಮತ್ತು ಸ್ವೀಕರಿಸುವ ತುದಿಗಳಲ್ಲಿ ವಿಭಿನ್ನ ತರಂಗಾಂತರಗಳನ್ನು (ಉದಾಹರಣೆಗೆ 1310nm/1550nm ಸಂಯೋಜನೆ) ಬಳಸುವ ಮೂಲಕ ಒಂದೇ ಫೈಬರ್‌ನಲ್ಲಿ ಬೈಡೈರೆಕ್ಷನಲ್ ಸಂವಹನವನ್ನು ಸಾಧಿಸುತ್ತವೆ, ಫೈಬರ್ ಸಂಪನ್ಮೂಲಗಳನ್ನು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಉಳಿಸುತ್ತವೆ. ಹೆಚ್ಚು ಮುಂದುವರಿದ ದಟ್ಟವಾದ ತರಂಗಾಂತರ ವಿಭಾಗ ಮಲ್ಟಿಪ್ಲೆಕ್ಸಿಂಗ್ (DWDM) ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ಗಳಲ್ಲಿ (O-ಬ್ಯಾಂಡ್ 1260-1360nm ನಂತಹ) ಬಹಳ ಕಿರಿದಾದ ತರಂಗಾಂತರ ಅಂತರವನ್ನು (ಉದಾಹರಣೆಗೆ 100GHz) ಸಾಧಿಸಬಹುದು ಮತ್ತು ಒಂದೇ ಫೈಬರ್ ಡಜನ್ಗಟ್ಟಲೆ ಅಥವಾ ನೂರಾರು ತರಂಗಾಂತರ ಚಾನಲ್‌ಗಳನ್ನು ಬೆಂಬಲಿಸುತ್ತದೆ, ಒಟ್ಟು ಪ್ರಸರಣ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು Tbps ಮಟ್ಟಕ್ಕೆ ಹೆಚ್ಚಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಫೈಬರ್ ಆಪ್ಟಿಕ್ಸ್‌ನ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ.

ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಮಾಡ್ಯೂಲ್‌ಗಳ ತರಂಗಾಂತರವನ್ನು ವೈಜ್ಞಾನಿಕವಾಗಿ ಹೇಗೆ ಆಯ್ಕೆ ಮಾಡುವುದು?

ತರಂಗಾಂತರದ ಆಯ್ಕೆಗೆ ಈ ಕೆಳಗಿನ ಪ್ರಮುಖ ಅಂಶಗಳ ಸಮಗ್ರ ಪರಿಗಣನೆಯ ಅಗತ್ಯವಿದೆ:

ಪ್ರಸರಣ ದೂರ:

• ಕಡಿಮೆ ದೂರ (≤ 2 ಕಿಮೀ): ಆದ್ಯತೆ 850nm (ಮಲ್ಟಿಮೋಡ್ ಫೈಬರ್).
• ಮಧ್ಯಮ ದೂರ (10-40 ಕಿಮೀ): 1310nm (ಸಿಂಗಲ್-ಮೋಡ್ ಫೈಬರ್) ಗೆ ಸೂಕ್ತವಾಗಿದೆ.
• ದೀರ್ಘ ದೂರ (≥ 60 ಕಿಮೀ): 1550nm (ಸಿಂಗಲ್-ಮೋಡ್ ಫೈಬರ್) ಅನ್ನು ಆಯ್ಕೆ ಮಾಡಬೇಕು, ಅಥವಾ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಆಂಪ್ಲಿಫೈಯರ್ ಜೊತೆಗೆ ಬಳಸಬೇಕು.

ಸಾಮರ್ಥ್ಯದ ಅವಶ್ಯಕತೆ:

• ಸಾಂಪ್ರದಾಯಿಕ ವ್ಯವಹಾರ: ಸ್ಥಿರ ತರಂಗಾಂತರ ಮಾಡ್ಯೂಲ್‌ಗಳು ಸಾಕು.
• ದೊಡ್ಡ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಪ್ರಸರಣ: DWDM/CWDM ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ಅಗತ್ಯವಿದೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, O-ಬ್ಯಾಂಡ್‌ನಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವ 100G DWDM ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು ಡಜನ್ಗಟ್ಟಲೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ತರಂಗಾಂತರ ಚಾನಲ್‌ಗಳನ್ನು ಬೆಂಬಲಿಸುತ್ತದೆ.

ವೆಚ್ಚದ ಪರಿಗಣನೆಗಳು:

• ಸ್ಥಿರ ತರಂಗಾಂತರ ಮಾಡ್ಯೂಲ್: ಆರಂಭಿಕ ಯೂನಿಟ್ ಬೆಲೆ ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಕಡಿಮೆಯಾಗಿದೆ, ಆದರೆ ಬಿಡಿಭಾಗಗಳ ಬಹು ತರಂಗಾಂತರ ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ಸಂಗ್ರಹಿಸಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ.
• ಟ್ಯೂನಬಲ್ ತರಂಗಾಂತರ ಮಾಡ್ಯೂಲ್: ಆರಂಭಿಕ ಹೂಡಿಕೆ ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಾಗಿದೆ, ಆದರೆ ಸಾಫ್ಟ್‌ವೇರ್ ಟ್ಯೂನಿಂಗ್ ಮೂಲಕ, ಇದು ಬಹು ತರಂಗಾಂತರಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಳ್ಳಬಹುದು, ಬಿಡಿಭಾಗಗಳ ನಿರ್ವಹಣೆಯನ್ನು ಸರಳಗೊಳಿಸಬಹುದು ಮತ್ತು ದೀರ್ಘಾವಧಿಯಲ್ಲಿ, ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆ ಮತ್ತು ನಿರ್ವಹಣೆ ಸಂಕೀರ್ಣತೆ ಮತ್ತು ವೆಚ್ಚಗಳನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಬಹುದು.

ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್ ಸನ್ನಿವೇಶ:

• ಡೇಟಾ ಸೆಂಟರ್ ಇಂಟರ್ಕನೆಕ್ಷನ್ (DCI): ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಾಂದ್ರತೆ, ಕಡಿಮೆ-ಶಕ್ತಿಯ DWDM ಪರಿಹಾರಗಳು ಮುಖ್ಯವಾಹಿನಿಯಲ್ಲಿವೆ.
• 5G ಫ್ರಂಟ್ಹಾಲ್: ವೆಚ್ಚ, ಸುಪ್ತತೆ ಮತ್ತು ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹತೆಗೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಅವಶ್ಯಕತೆಗಳೊಂದಿಗೆ, ಕೈಗಾರಿಕಾ ದರ್ಜೆಯ ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಿದ ಏಕ ಫೈಬರ್ ಬೈಡೈರೆಕ್ಷನಲ್ (BIDI) ಮಾಡ್ಯೂಲ್‌ಗಳು ಸಾಮಾನ್ಯ ಆಯ್ಕೆಯಾಗಿದೆ.
• ಎಂಟರ್‌ಪ್ರೈಸ್ ಪಾರ್ಕ್ ನೆಟ್‌ವರ್ಕ್: ದೂರ ಮತ್ತು ಬ್ಯಾಂಡ್‌ವಿಡ್ತ್ ಅವಶ್ಯಕತೆಗಳನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿ, ಕಡಿಮೆ-ಶಕ್ತಿ, ಮಧ್ಯಮದಿಂದ ಕಡಿಮೆ ದೂರದ CWDM ಅಥವಾ ಸ್ಥಿರ ತರಂಗಾಂತರ ಮಾಡ್ಯೂಲ್‌ಗಳನ್ನು ಆಯ್ಕೆ ಮಾಡಬಹುದು.

ತೀರ್ಮಾನ: ತಾಂತ್ರಿಕ ವಿಕಸನ ಮತ್ತು ಭವಿಷ್ಯದ ಪರಿಗಣನೆಗಳು

ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಮಾಡ್ಯೂಲ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು ವೇಗವಾಗಿ ಪುನರಾವರ್ತನೆಯಾಗುತ್ತಲೇ ಇದೆ. ತರಂಗಾಂತರದ ಆಯ್ದ ಸ್ವಿಚ್‌ಗಳು (WSS) ಮತ್ತು ಲಿಕ್ವಿಡ್ ಕ್ರಿಸ್ಟಲ್ ಆನ್ ಸಿಲಿಕಾನ್ (LCoS) ನಂತಹ ಹೊಸ ಸಾಧನಗಳು ಹೆಚ್ಚು ಹೊಂದಿಕೊಳ್ಳುವ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ನೆಟ್‌ವರ್ಕ್ ಆರ್ಕಿಟೆಕ್ಚರ್‌ಗಳ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯನ್ನು ಚಾಲನೆ ಮಾಡುತ್ತಿವೆ. O-ಬ್ಯಾಂಡ್‌ನಂತಹ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ಗಳನ್ನು ಗುರಿಯಾಗಿಸಿಕೊಂಡು ನಾವೀನ್ಯತೆಗಳು ನಿರಂತರವಾಗಿ ಕಾರ್ಯಕ್ಷಮತೆಯನ್ನು ಉತ್ತಮಗೊಳಿಸುತ್ತಿವೆ, ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಸಾಕಷ್ಟು ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಸಿಗ್ನಲ್-ಟು-ಶಬ್ದ ಅನುಪಾತ (OSNR) ಅಂಚುಗಳನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸುವಾಗ ಮಾಡ್ಯೂಲ್ ವಿದ್ಯುತ್ ಬಳಕೆಯನ್ನು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವುದು.

ಭವಿಷ್ಯದ ನೆಟ್‌ವರ್ಕ್ ನಿರ್ಮಾಣದಲ್ಲಿ, ಎಂಜಿನಿಯರ್‌ಗಳು ತರಂಗಾಂತರಗಳನ್ನು ಆಯ್ಕೆಮಾಡುವಾಗ ಪ್ರಸರಣ ದೂರವನ್ನು ನಿಖರವಾಗಿ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರ ಮಾಡುವುದಲ್ಲದೆ, ವಿದ್ಯುತ್ ಬಳಕೆ, ತಾಪಮಾನ ಹೊಂದಾಣಿಕೆ, ನಿಯೋಜನೆ ಸಾಂದ್ರತೆ ಮತ್ತು ಪೂರ್ಣ ಜೀವನಚಕ್ರ ಕಾರ್ಯಾಚರಣೆ ಮತ್ತು ನಿರ್ವಹಣಾ ವೆಚ್ಚಗಳನ್ನು ಸಮಗ್ರವಾಗಿ ಮೌಲ್ಯಮಾಪನ ಮಾಡಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ. ತೀವ್ರ ಪರಿಸರದಲ್ಲಿ (-40 ℃ ತೀವ್ರ ಶೀತದಂತಹ) ಹತ್ತಾರು ಕಿಲೋಮೀಟರ್‌ಗಳವರೆಗೆ ಸ್ಥಿರವಾಗಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸಬಲ್ಲ ಹೆಚ್ಚಿನ ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹತೆಯ ಆಪ್ಟಿಕಲ್ ಮಾಡ್ಯೂಲ್‌ಗಳು ಸಂಕೀರ್ಣ ನಿಯೋಜನಾ ಪರಿಸರಗಳಿಗೆ (ರಿಮೋಟ್ ಬೇಸ್ ಸ್ಟೇಷನ್‌ಗಳಂತಹ) ಪ್ರಮುಖ ಬೆಂಬಲವಾಗುತ್ತಿವೆ.