ഫൈബർ ഒപ്റ്റിക് ലോകത്തിലെ 'വർണ്ണ പാലറ്റ്': ഒപ്റ്റിക്കൽ മൊഡ്യൂളുകളുടെ പ്രക്ഷേപണ ദൂരം വളരെയധികം വ്യത്യാസപ്പെടുന്നത് എന്തുകൊണ്ട്?

ഫൈബർ ഒപ്റ്റിക് ആശയവിനിമയ ലോകത്ത്, പ്രകാശ തരംഗദൈർഘ്യം തിരഞ്ഞെടുക്കുന്നത് റേഡിയോ ഫ്രീക്വൻസി ട്യൂണിംഗും ചാനൽ തിരഞ്ഞെടുപ്പും പോലെയാണ്. ശരിയായ "ചാനൽ" തിരഞ്ഞെടുക്കുന്നതിലൂടെ മാത്രമേ സിഗ്നൽ വ്യക്തമായും സ്ഥിരതയോടെയും പ്രക്ഷേപണം ചെയ്യാൻ കഴിയൂ. ചില ഒപ്റ്റിക്കൽ മൊഡ്യൂളുകൾക്ക് 500 മീറ്റർ മാത്രം പ്രക്ഷേപണ ദൂരം ഉള്ളപ്പോൾ, മറ്റുള്ളവയ്ക്ക് നൂറുകണക്കിന് കിലോമീറ്ററിലധികം വ്യാപിക്കാൻ കഴിയുന്നത് എന്തുകൊണ്ട്? ആ പ്രകാശകിരണത്തിന്റെ 'നിറ'ത്തിലാണ് - കൂടുതൽ കൃത്യമായി പറഞ്ഞാൽ, പ്രകാശത്തിന്റെ തരംഗദൈർഘ്യത്തിലാണ് രഹസ്യം.

ആധുനിക ഒപ്റ്റിക്കൽ കമ്മ്യൂണിക്കേഷൻ നെറ്റ്‌വർക്കുകളിൽ, വ്യത്യസ്ത തരംഗദൈർഘ്യങ്ങളുള്ള ഒപ്റ്റിക്കൽ മൊഡ്യൂളുകൾ തികച്ചും വ്യത്യസ്തമായ റോളുകൾ വഹിക്കുന്നു. 850nm, 1310nm, 1550nm എന്നീ മൂന്ന് കോർ തരംഗദൈർഘ്യങ്ങൾ ഒപ്റ്റിക്കൽ ആശയവിനിമയത്തിന്റെ അടിസ്ഥാന ചട്ടക്കൂടാണ്, പ്രക്ഷേപണ ദൂരം, നഷ്ട സവിശേഷതകൾ, ആപ്ലിക്കേഷൻ സാഹചര്യങ്ങൾ എന്നിവയിൽ വ്യക്തമായ തൊഴിൽ വിഭജനത്തോടെ.

1. നമുക്ക് ഒന്നിലധികം തരംഗദൈർഘ്യങ്ങൾ ആവശ്യമായി വരുന്നത് എന്തുകൊണ്ട്?

ഒപ്റ്റിക്കൽ മൊഡ്യൂളുകളിലെ തരംഗദൈർഘ്യ വൈവിധ്യത്തിന്റെ മൂലകാരണം ഫൈബർ ഒപ്റ്റിക് ട്രാൻസ്മിഷനിലെ രണ്ട് പ്രധാന വെല്ലുവിളികളിലാണ്: നഷ്ടവും വ്യാപനവും. ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബറുകളിൽ ഒപ്റ്റിക്കൽ സിഗ്നലുകൾ കൈമാറുമ്പോൾ, മാധ്യമത്തിന്റെ ആഗിരണം, വിസരണം, ചോർച്ച എന്നിവ കാരണം ഊർജ്ജ ശോഷണം (നഷ്ടം) സംഭവിക്കുന്നു. അതേസമയം, വ്യത്യസ്ത തരംഗദൈർഘ്യ ഘടകങ്ങളുടെ അസമമായ പ്രചാരണ വേഗത സിഗ്നൽ പൾസ് വിശാലതയ്ക്ക് (വ്യാപനത്തിന്) കാരണമാകുന്നു. ഇത് ഒന്നിലധികം തരംഗദൈർഘ്യ പരിഹാരങ്ങൾക്ക് കാരണമായി:

•850nm ബാൻഡ്:പ്രധാനമായും മൾട്ടിമോഡ് ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബറുകളിലാണ് പ്രവർത്തിക്കുന്നത്, സാധാരണയായി ഏതാനും നൂറു മീറ്റർ (~550 മീറ്റർ വരെ) ട്രാൻസ്മിഷൻ ദൂരങ്ങളുണ്ട്, കൂടാതെ ഹ്രസ്വ ദൂര ട്രാൻസ്മിഷനുള്ള പ്രധാന ശക്തിയാണ് (ഡാറ്റാ സെന്ററുകൾക്കുള്ളിൽ).

•1310nm ബാൻഡ്:സ്റ്റാൻഡേർഡ് സിംഗിൾ-മോഡ് ഫൈബറുകളിൽ കുറഞ്ഞ ഡിസ്‌പർഷൻ സ്വഭാവസവിശേഷതകൾ പ്രദർശിപ്പിക്കുന്നു, പതിനായിരക്കണക്കിന് കിലോമീറ്റർ (ഉദാഹരണത്തിന് ~60 കിലോമീറ്റർ) വരെ ട്രാൻസ്മിഷൻ ദൂരം ഉണ്ട്, ഇത് ഇടത്തരം ദൂര ട്രാൻസ്മിഷന്റെ നട്ടെല്ലായി മാറുന്നു.

•1550nm ബാൻഡ്:ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ അറ്റൻവേഷൻ നിരക്കിൽ (ഏകദേശം 0.19dB/km), സൈദ്ധാന്തിക ട്രാൻസ്മിഷൻ ദൂരം 150 കിലോമീറ്റർ കവിയാൻ കഴിയും, ഇത് ദീർഘദൂര, അൾട്രാ ലോംഗ് ഡിസ്റ്റൻസ് ട്രാൻസ്മിഷന്റെ രാജാവാക്കി മാറ്റുന്നു.

തരംഗദൈർഘ്യ ഡിവിഷൻ മൾട്ടിപ്ലക്സിംഗ് (WDM) സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ ഉയർച്ച ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫൈബറുകളുടെ ശേഷി വളരെയധികം വർദ്ധിപ്പിച്ചിട്ടുണ്ട്. ഉദാഹരണത്തിന്, സിംഗിൾ ഫൈബർ ബൈഡയറക്ഷണൽ (BIDI) ഒപ്റ്റിക്കൽ മൊഡ്യൂളുകൾ ട്രാൻസ്മിറ്റിംഗ്, റിസീവിംഗ് അറ്റങ്ങളിൽ വ്യത്യസ്ത തരംഗദൈർഘ്യങ്ങൾ (1310nm/1550nm കോമ്പിനേഷൻ പോലുള്ളവ) ഉപയോഗിച്ച് ഒരൊറ്റ ഫൈബറിൽ ദ്വിദിശ ആശയവിനിമയം കൈവരിക്കുന്നു, ഇത് ഫൈബർ ഉറവിടങ്ങളെ ഗണ്യമായി ലാഭിക്കുന്നു. കൂടുതൽ നൂതനമായ ഡെൻസ് വേവ്ലെങ്ത് ഡിവിഷൻ മൾട്ടിപ്ലക്സിംഗ് (DWDM) സാങ്കേതികവിദ്യയ്ക്ക് നിർദ്ദിഷ്ട ബാൻഡുകളിൽ (O-ബാൻഡ് 1260-1360nm പോലുള്ളവ) വളരെ ഇടുങ്ങിയ തരംഗദൈർഘ്യ അകലം (100GHz പോലുള്ളവ) കൈവരിക്കാൻ കഴിയും, കൂടാതെ ഒരൊറ്റ ഫൈബറിന് ഡസൻ കണക്കിന് അല്ലെങ്കിൽ നൂറുകണക്കിന് തരംഗദൈർഘ്യ ചാനലുകളെ പിന്തുണയ്ക്കാൻ കഴിയും, ഇത് മൊത്തം ട്രാൻസ്മിഷൻ ശേഷി Tbps ലെവലിലേക്ക് വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ഫൈബർ ഒപ്റ്റിക്‌സിന്റെ സാധ്യതകൾ പൂർണ്ണമായും അഴിച്ചുവിടുകയും ചെയ്യുന്നു.

2. ഒപ്റ്റിക്കൽ മൊഡ്യൂളുകളുടെ തരംഗദൈർഘ്യം ശാസ്ത്രീയമായി എങ്ങനെ തിരഞ്ഞെടുക്കാം?

തരംഗദൈർഘ്യം തിരഞ്ഞെടുക്കുന്നതിന് ഇനിപ്പറയുന്ന പ്രധാന ഘടകങ്ങളുടെ സമഗ്രമായ പരിഗണന ആവശ്യമാണ്:

പ്രക്ഷേപണ ദൂരം:

കുറഞ്ഞ ദൂരം (≤ 2km): വെയിലത്ത് 850nm (മൾട്ടിമോഡ് ഫൈബർ).
ഇടത്തരം ദൂരം (10-40 കി.മീ): 1310nm (സിംഗിൾ-മോഡ് ഫൈബർ) ന് അനുയോജ്യം.
ദീർഘദൂരം (≥ 60km): 1550nm (സിംഗിൾ-മോഡ് ഫൈബർ) തിരഞ്ഞെടുക്കണം, അല്ലെങ്കിൽ ഒപ്റ്റിക്കൽ ആംപ്ലിഫയറുമായി സംയോജിച്ച് ഉപയോഗിക്കണം.

ശേഷി ആവശ്യകത:

പരമ്പരാഗത ബിസിനസ്സ്: നിശ്ചിത തരംഗദൈർഘ്യ മൊഡ്യൂളുകൾ മതി.
വലിയ ശേഷി, ഉയർന്ന സാന്ദ്രതയുള്ള പ്രക്ഷേപണം: DWDM/CWDM സാങ്കേതികവിദ്യ ആവശ്യമാണ്. ഉദാഹരണത്തിന്, O-ബാൻഡിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്ന ഒരു 100G DWDM സിസ്റ്റത്തിന് ഡസൻ കണക്കിന് ഉയർന്ന സാന്ദ്രതയുള്ള തരംഗദൈർഘ്യ ചാനലുകളെ പിന്തുണയ്ക്കാൻ കഴിയും.

ചെലവ് പരിഗണനകൾ:

നിശ്ചിത തരംഗദൈർഘ്യ മൊഡ്യൂൾ: പ്രാരംഭ യൂണിറ്റ് വില താരതമ്യേന കുറവാണ്, എന്നാൽ സ്പെയർ പാർട്സുകളുടെ ഒന്നിലധികം തരംഗദൈർഘ്യ മോഡലുകൾ സ്റ്റോക്ക് ചെയ്യേണ്ടതുണ്ട്.
ട്യൂണബിൾ വേവ്ലെയിന്ഗ് മൊഡ്യൂൾ: പ്രാരംഭ നിക്ഷേപം താരതമ്യേന ഉയർന്നതാണ്, എന്നാൽ സോഫ്റ്റ്‌വെയർ ട്യൂണിംഗ് വഴി, ഇതിന് ഒന്നിലധികം തരംഗദൈർഘ്യങ്ങൾ ഉൾക്കൊള്ളാനും, സ്പെയർ പാർട്സ് മാനേജ്മെന്റ് ലളിതമാക്കാനും, ദീർഘകാലാടിസ്ഥാനത്തിൽ, പ്രവർത്തന, പരിപാലന സങ്കീർണ്ണതയും ചെലവും കുറയ്ക്കാനും കഴിയും.

ആപ്ലിക്കേഷൻ സാഹചര്യം:

ഡാറ്റാ സെന്റർ ഇന്റർകണക്ഷൻ (DCI): ഉയർന്ന സാന്ദ്രത, കുറഞ്ഞ പവർ DWDM സൊല്യൂഷനുകൾ മുഖ്യധാരയിലാണ്.
5G ഫ്രണ്ട്ഹോൾ: ചെലവ്, ലേറ്റൻസി, വിശ്വാസ്യത എന്നിവയ്‌ക്കുള്ള ഉയർന്ന ആവശ്യകതകളോടെ, വ്യാവസായിക ഗ്രേഡ് രൂപകൽപ്പന ചെയ്‌ത സിംഗിൾ ഫൈബർ ബൈഡയറക്ഷണൽ (BIDI) മൊഡ്യൂളുകൾ ഒരു സാധാരണ തിരഞ്ഞെടുപ്പാണ്.
എന്റർപ്രൈസ് പാർക്ക് നെറ്റ്‌വർക്ക്: ദൂരത്തിന്റെയും ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്തിന്റെയും ആവശ്യകതകളെ ആശ്രയിച്ച്, കുറഞ്ഞ പവർ, ഇടത്തരം മുതൽ ഹ്രസ്വ ദൂരം വരെയുള്ള CWDM അല്ലെങ്കിൽ നിശ്ചിത തരംഗദൈർഘ്യ മൊഡ്യൂളുകൾ തിരഞ്ഞെടുക്കാം.

3. ഉപസംഹാരം: സാങ്കേതിക പരിണാമവും ഭാവി പരിഗണനകളും

ഒപ്റ്റിക്കൽ മൊഡ്യൂൾ സാങ്കേതികവിദ്യ അതിവേഗം ആവർത്തിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്നു. തരംഗദൈർഘ്യ സെലക്ടീവ് സ്വിച്ചുകൾ (WSS), ലിക്വിഡ് ക്രിസ്റ്റൽ ഓൺ സിലിക്കൺ (LCoS) തുടങ്ങിയ പുതിയ ഉപകരണങ്ങൾ കൂടുതൽ വഴക്കമുള്ള ഒപ്റ്റിക്കൽ നെറ്റ്‌വർക്ക് ആർക്കിടെക്ചറുകളുടെ വികസനത്തിന് നേതൃത്വം നൽകുന്നു. O-ബാൻഡ് പോലുള്ള നിർദ്ദിഷ്ട ബാൻഡുകളെ ലക്ഷ്യം വച്ചുള്ള നൂതനാശയങ്ങൾ, മതിയായ ഒപ്റ്റിക്കൽ സിഗ്നൽ-ടു-നോയ്‌സ് അനുപാതം (OSNR) നിലനിർത്തിക്കൊണ്ട് മൊഡ്യൂൾ പവർ ഉപഭോഗം ഗണ്യമായി കുറയ്ക്കുന്നത് പോലുള്ള പ്രകടനം നിരന്തരം ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യുന്നു.

ഭാവിയിലെ നെറ്റ്‌വർക്ക് നിർമ്മാണത്തിൽ, തരംഗദൈർഘ്യങ്ങൾ തിരഞ്ഞെടുക്കുമ്പോൾ എഞ്ചിനീയർമാർ ട്രാൻസ്മിഷൻ ദൂരം കൃത്യമായി കണക്കാക്കുക മാത്രമല്ല, വൈദ്യുതി ഉപഭോഗം, താപനില പൊരുത്തപ്പെടുത്തൽ, വിന്യാസ സാന്ദ്രത, പൂർണ്ണ ജീവിതചക്ര പ്രവർത്തന, പരിപാലന ചെലവുകൾ എന്നിവ സമഗ്രമായി വിലയിരുത്തുകയും വേണം. -40 ℃ കഠിനമായ തണുപ്പ് പോലുള്ള അങ്ങേയറ്റത്തെ പരിതസ്ഥിതികളിൽ പതിനായിരക്കണക്കിന് കിലോമീറ്ററുകൾ സ്ഥിരമായി പ്രവർത്തിക്കാൻ കഴിയുന്ന ഉയർന്ന വിശ്വാസ്യതയുള്ള ഒപ്റ്റിക്കൽ മൊഡ്യൂളുകൾ സങ്കീർണ്ണമായ വിന്യാസ പരിതസ്ഥിതികൾക്ക് (വിദൂര ബേസ് സ്റ്റേഷനുകൾ പോലുള്ളവ) ഒരു പ്രധാന പിന്തുണയായി മാറുകയാണ്.