En el món de la comunicació per fibra òptica, la selecció de la longitud d'ona de la llum és com la sintonització de radiofreqüència i la selecció de canal. Només seleccionant el "canal" correcte es pot transmetre el senyal de manera clara i estable. Per què alguns mòduls òptics tenen una distància de transmissió de només 500 metres, mentre que d'altres poden abastar centenars de quilòmetres? El misteri rau en el "color" d'aquest feix de llum, més precisament, en la longitud d'ona de la llum.
En les xarxes de comunicació òptica modernes, els mòduls òptics de diferents longituds d'ona tenen funcions completament diferents. Les tres longituds d'ona principals de 850 nm, 1310 nm i 1550 nm formen el marc fonamental de la comunicació òptica, amb una clara divisió del treball pel que fa a la distància de transmissió, les característiques de pèrdua i els escenaris d'aplicació.
1. Per què necessitem múltiples longituds d'ona?
La causa principal de la diversitat de longitud d'ona en els mòduls òptics rau en dos reptes principals en la transmissió per fibra òptica: la pèrdua i la dispersió. Quan es transmeten senyals òptics en fibres òptiques, es produeix una atenuació (pèrdua) d'energia a causa de l'absorció, la dispersió i les fuites del medi. Al mateix temps, la velocitat de propagació desigual dels diferents components de longitud d'ona provoca l'eixamplament (dispersió) del pols del senyal. Això ha donat lloc a solucions de múltiples longituds d'ona:
•Banda de 850 nm:opera principalment en fibres òptiques multimode, amb distàncies de transmissió que solen oscil·lar entre uns pocs centenars de metres (com ara ~550 metres), i és la força principal per a la transmissió de curta distància (com ara dins dels centres de dades).
•Banda de 1310 nm:presenta característiques de baixa dispersió en fibres monomodals estàndard, amb distàncies de transmissió de fins a desenes de quilòmetres (com ara ~60 quilòmetres), cosa que la converteix en l'eix vertebrador de la transmissió de mitjana distància.
•Banda de 1550 nm:Amb la taxa d'atenuació més baixa (uns 0,19 dB/km), la distància de transmissió teòrica pot superar els 150 quilòmetres, convertint-lo en el rei de la transmissió de llarga distància i fins i tot de molt llarga distància.
L'auge de la tecnologia de multiplexació per divisió de longitud d'ona (WDM) ha augmentat considerablement la capacitat de les fibres òptiques. Per exemple, els mòduls òptics bidireccionals de fibra única (BIDI) aconsegueixen una comunicació bidireccional en una sola fibra mitjançant l'ús de diferents longituds d'ona (com ara la combinació de 1310 nm/1550 nm) als extrems de transmissió i recepció, estalviant significativament recursos de fibra. La tecnologia de multiplexació per divisió de longitud d'ona densa (DWDM) més avançada pot aconseguir un espaiament de longitud d'ona molt estret (com ara 100 GHz) en bandes específiques (com ara la banda O 1260-1360 nm), i una sola fibra pot suportar desenes o fins i tot centenars de canals de longitud d'ona, augmentant la capacitat de transmissió total fins al nivell de Tbps i alliberant completament el potencial de la fibra òptica.
2. Com seleccionar científicament la longitud d'ona dels mòduls òptics?
La selecció de la longitud d'ona requereix una consideració exhaustiva dels següents factors clau:
Distància de transmissió:
Distància curta (≤ 2 km): preferiblement 850 nm (fibra multimode).
Distància mitjana (10-40 km): adequat per a 1310 nm (fibra monomodal).
Llarga distància (≥ 60 km): s'ha de seleccionar 1550 nm (fibra monomodal) o utilitzar-se en combinació amb un amplificador òptic.
Requisit de capacitat:
Negoci convencional: els mòduls de longitud d'ona fixa són suficients.
Transmissió de gran capacitat i alta densitat: cal tecnologia DWDM/CWDM. Per exemple, un sistema DWDM de 100G que funcioni a la banda O pot admetre desenes de canals de longitud d'ona d'alta densitat.
Consideracions sobre costos:
Mòdul de longitud d'ona fixa: el preu unitari inicial és relativament baix, però cal tenir en estoc models de peces de recanvi amb múltiples longituds d'ona.
Mòdul de longitud d'ona sintonitzable: la inversió inicial és relativament alta, però mitjançant l'ajustament del programari, pot cobrir múltiples longituds d'ona, simplificar la gestió de recanvis i, a la llarga, reduir la complexitat i els costos d'operació i manteniment.
Escenari d'aplicació:
Interconnexió de centres de dades (DCI): les solucions DWDM d'alta densitat i baixa potència són les habituals.
Fronthaul 5G: Amb alts requisits de cost, latència i fiabilitat, els mòduls bidireccionals de fibra única (BIDI) de disseny industrial són una opció habitual.
Xarxa de parcs empresarials: segons els requisits de distància i amplada de banda, es poden seleccionar mòduls CWDM de baixa potència, de mitjana a curta distància o de longitud d'ona fixa.
3. Conclusió: Evolució tecnològica i consideracions futures
La tecnologia dels mòduls òptics continua iterant ràpidament. Nous dispositius com ara els interruptors selectius de longitud d'ona (WSS) i el cristall líquid sobre silici (LCoS) estan impulsant el desenvolupament d'arquitectures de xarxa òptica més flexibles. Les innovacions dirigides a bandes específiques, com ara la banda O, optimitzen constantment el rendiment, com ara reduir significativament el consum d'energia del mòdul mentre es manté un marge suficient de relació senyal-soroll òptic (OSNR).
En la construcció de xarxes futures, els enginyers no només han de calcular amb precisió la distància de transmissió a l'hora de seleccionar les longituds d'ona, sinó que també han d'avaluar exhaustivament el consum d'energia, l'adaptabilitat a la temperatura, la densitat de desplegament i els costos complets d'operació i manteniment del cicle de vida. Els mòduls òptics d'alta fiabilitat que poden funcionar de manera estable durant desenes de quilòmetres en entorns extrems (com ara -40 ℃ de fred intens) s'estan convertint en un suport clau per a entorns de desplegament complexos (com ara estacions base remotes).
Data de publicació: 18 de setembre de 2025