WDM
WDM
Varias longitudes de onda en una fibra: DWDM y CWDM
Idea clave. Una fibra puede llevar muchas señales a la vez si cada una va en su propia longitud de onda. Cuanto más juntos los canales, más capacidad, pero más exigente tiene que ser cada láser: en DWDM, monomodo, preciso y con la temperatura bajo control; en CWDM, con canales más separados, todo es más barato.
Qué es WDM
Práctica 1 (Circuitos ópticos pasivos) · conviene dominarlo
WDM (multiplexación por división en longitud de onda) consiste en combinar varias longitudes de onda portadoras dentro de una única fibra. Es una multiplexación en frecuencia, pero expresada en longitud de onda; en el fondo es lo mismo.
La ventana de mínima atenuación es la de 1550 nm. Los sistemas modernos trabajan en ella con canales separados solo décimas de nm, así que la λ de cada láser tiene que estar controlada con mucha precisión. Por defectos de fabricación no hay dos láseres iguales: de una oblea salen muchos láseres pequeños, se comprueban y luego se ajusta de forma más fina la λ de cada uno según el sistema WDM en el que se vaya a usar.
Según lo separados que estén los canales, hay dos tipos de WDM.
DWDM y CWDM
- DWDM (Dense WDM): agrupación densa de canales: muchas λ distintas, muy juntas, dentro de la misma ventana. Según la ITU (G.694.1), la separación va de 12,5 a 100 GHz; en 1550 nm, 100 GHz son ≈ 0,8 nm:
Como hay que controlar las λ con fracciones de nm, los láseres tienen que ser monomodo (DFB, DBR): láseres que filtran la luz para quedarse con un único modo, un único pico.
- CWDM (Coarse WDM): agrupación gruesa de canales. El plan va de 1271 a 1611 nm, con canales cada 20 nm (18 canales). Como están mucho más separados, admite láseres más sencillos, como los Fabry-Pérot, sin refrigeración, tolerancias de λ menos exigentes y filtros anchos, así que es más barato.
Un LED no sirve para ninguno de los dos (≈ 50 nm de anchura); un Fabry-Pérot (≈ 4 nm) ocupa varios canales DWDM a la vez. Para DWDM hace falta un DFB o un DBR:
La temperatura, enemiga del DWDM
Si aumenta la temperatura del láser, su cavidad se dilata y su λ aumenta. En DWDM, con canales a 0,8 nm, un láser que se calienta se va saliendo de su canal hasta invadir el del vecino. Por eso hay que estabilizar la temperatura (refrigeración Peltier) y afinar la λ con un actuador piezoeléctrico (ver el tema de láser monomodo).
Amplificar todos los canales a la vez
Una gran ventaja de trabajar en la ventana de 1550 nm es que un solo EDFA amplifica a la vez todos los canales DWDM que caen en su banda (≈ 50 nm), sin pasar ninguno a electrónica. Se ve en el tema de amplificadores.
Se conecta con
- 08Láser monomodo, modulación y ruidoDWDM necesita láseres monomodo con la λ controlada en fracciones de nm.
- 06LEDEl LED es demasiado ancho (unos 50 nm): no sirve para DWDM.
- 10Dispositivos ópticos pasivosLos acopladores juntan varias señales en una sola fibra para multiplexarlas.
- 11Amplificadores ópticosUn EDFA amplifica a la vez todos los canales DWDM que caen en su banda.
Preguntas de examen
¿Qué es WDM y qué diferencia hay entre DWDM y CWDM?
WDM combina varias longitudes de onda portadoras en una sola fibra (multiplexación en frecuencia, expresada en λ).
- DWDM: canales muy juntos en la ventana de 1550 nm, de 12,5 a 100 GHz (ITU G.694.1); 100 GHz ≈ 0,8 nm. Exige láseres monomodo (DFB, DBR) con la λ controlada en fracciones de nm.
- CWDM: 18 canales de 1271 a 1611 nm cada 20 nm. Admite láseres Fabry-Pérot sin refrigeración, tolerancias menos exigentes y filtros anchos: más barato.
(Respuesta redactada a partir de los apuntes.)
¿Por qué los sistemas DWDM necesitan láseres tan precisos y con la temperatura estabilizada?
Porque los canales están separados décimas de nm: un láser multimodo o con una λ mal ajustada ocuparía varios canales. Además, si el láser se calienta, la cavidad se dilata y la λ sube hasta invadir el canal vecino. Por eso se usan láseres monomodo (DFB, DBR), se refrigeran y estabilizan en temperatura y se afinan con un piezoeléctrico. (Respuesta redactada a partir de los apuntes.)
Calcula a cuántos nm equivale una separación de 100 GHz en la ventana de 1550 nm.
m, es decir, ≈ 0,8 nm. (Cálculo propio: no aparece en el material.)
Material del curso usado: Apuntes de clase (Javier) · T52 – WDM.