Od tego czasu minęło prawie 20 latDWDM pojawiła się na scenie wraz z wprowadzeniem przez Cienę systemu 16-kanałowego w marcu 1996 roku, aw ciągu ostatnich dwóch dekad zrewolucjonizowała przesyłanie informacji na duże odległości. DWDM jest tak wszechobecny, że często zapominamy, że był czas, kiedy go nie było, a dostęp do informacji z drugiego końca globu był drogi i powolny. Teraz nie myślimy o pobraniu filmu lub nawiązaniu połączenia IP przez oceany i kontynenty. Obecne systemy zazwyczaj mają 96 kanałówza światłowód, z których każdy może działać w100 Gb/s, w porównaniu do 2,5 Gb/s na kanał w początkowych systemach. Wszystko to skłoniło mnie do myślenia o tym, jak często potrzeba dwóch połączonych ze sobą innowacji, aby dokonać rewolucji. Komputery osobiste nie zrewolucjonizowały życia biurowego, dopóki nie zostały połączone z drukarkami laserowymi. Podobnie korzyści z DWDM były ogromne ze względu na wzmacniacze światłowodowe domieszkowane erbem (EDFAs).
DWDM to skrót od Dense Wavelength Division Multiplexing, który jest złożonym sposobem powiedzenia, że ponieważ fotony nie oddziałują ze sobą (przynajmniej niewiele), różne sygnały na różnych długościach fal światła mogą być łączone na jednym włóknie, przesyłanym do drugiego końca, oddzielone i wykrywane niezależnie, zwiększając w ten sposób nośność włókna o liczbę obecnych kanałów. W rzeczywistości nie-Dense, zwykły stary WDM, był używany przez jakiś czas z 2, 3 lub 4 kanałami w specjalnych okolicznościach. Nie było nic szczególnie trudnego w zbudowaniu podstawowego systemu DWDM. Technologia początkowo używana do łączenia i rozdzielania długości fal była cienkowarstwowymi filtrami interferencyjnymi, które zostały opracowane w wysokim stopniu w 19tenWiek. (Teraz „days fotoniczne układy scalone zwane Arrayed Waveguide Gratings, lubAWGsłużą do wykonywania tej funkcji.) Ale do czasu pojawienia się EDFA nie było wiele korzyści z DWDM.
Światłowodowa transmisja danych rozpoczęła się w latach 70. XX w. wraz z odkryciem, że niektóre szkła mają bardzo małą stratę optyczną w zakresie widma bliskiej podczerwieni i że te szkła mogą być uformowane we włókna, które prowadzą światło z jednego końca na drugi, utrzymując je w zamknięciu i dostarczanie go w stanie nienaruszonym, chociaż zmniejszony przez utratę i rozproszenie. Wraz z rozwojem światłowodów, laserów i detektorów zbudowano systemy, które mogły przesyłać informację optyczną przez 80 km, zanim trzeba było „regenerować” sygnał. Regeneracja polegała na wykryciu światła, wykorzystaniu elektronicznego obwodu cyfrowego do rekonstrukcji informacji, a następnie ponownej transmisji jej za pomocą innego lasera. 80kmbył znacznie dalej niż obecne systemy transmisji mikrofalowej „w zasięgu wzroku”, a transmisja światłowodowa została przyjęta na szeroką skalę. Chociaż 80 km było znaczną poprawą, nadal oznaczało to konieczność wykonania wielu obwodów regeneracyjnych między LA a Nowym Jorkiem. Przy jednym obwodzie regeneracji potrzebnym na kanał co 80 km, regeneracja stała się czynnikiem ograniczającym transmisję optyczną, a DWDM nie było zbyt praktyczne. Kosztowne wówczas filtry musiałyby być używane co 80 km, aby oddzielić światło dla każdego kanału przed regeneracją i ponownie połączyć kanały po regeneracji.
Ponieważ pełna regeneracja była kosztowna, naukowcy zaczęli szukać innych sposobów na zwiększenie zasięgu systemu transmisji światłowodowej. Pod koniec lat 80. na scenie pojawiły się wzmacniacze światłowodowe Erbuim Doped Fibre (EDFA). EDFA składały się ze światłowodów domieszkowanych atomami erbu, które pompowane laserem o innej długości fali tworzyły ośrodek wzmacniający, który wzmacniał światło w paśmie o długości fali około 1550 nm. EDFA umożliwiły wzmocnienie sygnałów optycznych w światłowodach, które mogą przeciwdziałać skutkom utraty optycznej, ale nie mogą korygować skutków dyspersji i innych zaburzeń. W rzeczywistości EDFA generują wzmocniony szum emisji spontanicznej (ASE) i mogą powodować zniekształcenia nieliniowości światłowodu na dużej odległości transmisji. Tak więc EDFA nie wyeliminowały całkowicie potrzeby regeneracji, ale pozwoliły sygnałom na pokonanie wielu 80 km przeskoków, zanim konieczna była regeneracja. Ponieważ EDFA były tańsze niż pełna regeneracja, szybko zaprojektowano systemy wykorzystujące lasery 1550 nm zamiast dominującego wówczas 1300 nm.
Potem nadszedł moment „ah ha”. Ponieważ EDFA po prostu replikowały wchodzące fotony i wysyłały więcej fotonów o tej samej długości fali, dwa lub więcej kanałów można było wzmocnić w tym samym EDFA bez przesłuchu. Dzięki DWDM jeden EDFA może wzmocnić wszystkie kanały w światłowodzie jednocześnie, pod warunkiem, że mieszczą się one w obszarze wzmocnienia EDFA. DWDM umożliwiło wówczas wielokrotne wykorzystanie nie tylko światłowodu, ale także wzmacniaczy. Zamiast jednego obwodu regeneracji dla każdego kanału, był teraz jeden EDFA dla każdego włókna. Pojedyncze włókno i łańcuch po jednym wzmacniaczu co40~100 km może obsługiwać 96 różnych strumieni danych.Regeneratory są nadal potrzebne dzisiaj, co 1200~3500 km, kiedy skumulowany szum EDFA ASE przekracza próg, który może obsłużyć cyfrowy procesor sygnału i kodek korekcji błędów.
Oczywiście, ponieważ obszar wzmocnienia EDFA był ograniczony do około 40 nm szerokości widma, duży nacisk położono na dopasowanie różnych długości fal optycznych tak blisko siebie, jak to możliwe. Obecne systemy umieszczają kanały 50GHz, czyli około 0,4 nm, od siebie, a eksperymenty z bohaterami zrobiły znacznie więcej.
Równolegle nowe technologie zwiększyły przepustowość na kanał do 100 Gb/s przy użyciu spójnych technik, które omawialiśmy w innych wpisach na blogu. Tak więc pojedyncze światłowód, który na początku lat 90. przenosiłby informacje o przepustowości 2,5 Gb/s, teraz może przenosić prawie 10 terabitów/sek informacji i możemy oglądać filmy z drugiego końca globu.
