1. 光通信波长

       万兆光模块通信应用中波长有三个窗口,分别是850nm窗口、1310nm和1550nm窗口。850nm 应用于多模光纤,1310nm和1550nm 应用于单模光纤。通常单模光纤实际应用时用户会有疑问,1310nm波长和1550nm波长有什么优劣,我们该如何选择波长呢?本文我们就探讨这个问题。

       2. 1310nm 对战 1550nm

       2.1 衰减特性

       不同波长的光信号在单位长度的光纤传输时会有不同的衰减系数,我们以G652 光纤为例,下图1为不同波长的光信号传输衰减情况:

 

图1 不同波长传输衰减系数示意图

 

       如上图所示:在G652 C&D光纤上 1270nm 波长衰减系数α=0.46dB/km, 1310nm 波长衰减系数α=0.42dB/km, 1550nm 波长衰减系数α=0.28dB/km。光信号在光纤上传输衰耗:Loss = α * L (其中Loss单位为dB,α单位dB/km,L单位km)。

 

 

表1 不同波长不同传输距离衰减试算

距离

500m(dB)

2km(dB)

10km(dB)

40km(dB)

80km(dB)

1310nm

0.21

0.84

4.2

16.8

33.6

1550nm

0.14

0.56

2.8

11.2

22.4

 

 

       2.2 色散特性

       色散(Dispersion)也称为脉冲展宽,是光信号在光纤中传输的物理特性,具体表现为:输入信号脉冲是分开的,不相互重叠;输出脉冲呈现脉冲展宽,导致脉冲重叠,脉冲之间无法区分;光纤带宽随着色散的增加而减小 。具体如下图所示:

 

图2 色散-传输脉冲展宽示意图

 

      不同波长的光信号在光纤中传输色散是有差异的,如下图4所示:

 

图3 不同波长传输色散系数示意图

 

       其中色散系数 D(单位ps/nm.km),在G652 C&D光纤上 1310nm 波长色散系数(最大)D=0.91ps/nm.km, 1330nm 波长色散系数(最大)D=2.7ps/nm.km, 1550nm 波长色散系数(最大)D=18.2ps/nm.km。光信号在光纤上传输色散脉冲展宽:CD = D * L (其中CD单位为ps,D单位ps/nm.km,L单位km)。

       3. 万兆1310波长和1550波长光模块参数对比

       万兆1310波长光模块技术上使用的不带制冷器的DFB激光器,成本较低,光模块入纤功率可以到1-2mW左右,激光器工作电流通常在30-50mA左右,模块常温功耗在0.8W左右,由于光纤衰耗比较大,传输距离通常在40km以内,1310波长光模块可以大量使用在几百米到几十公里的应用场景;万兆1550波长的光模块技术上通常需要使用带制冷器的EML激光器,光模块入纤功率可以到1-2mW左右,激光器工作电流通常在70-100mA左右,模块常温功耗小于1.2W,高温75℃情况下TEC电流增大模块功耗会到1.5W,通常应用在40-80km光纤传输环境中,由于40-80KM的应用场景少,部件多且加工更复杂,该类模块相对比较昂贵。两种波长万兆光模块具体的参数对比如下图所示:

表2 1310波长光模块与1550波长光模块对比

波长

发光功率

消光比

偏置电流

功耗

传输距离

1310nm(DFB)

0~5dBm

<4dB

30~50mA

<1.2W

小于40km

1550nm(EML)

-4~4dBm

8~12dBm

60~100mA

<1.5W

40~80km

 

       因此我们在实际的项目应用中要根据链路的传输距离、光纤的衰减系数、色散系数、功耗控制要求和成本预算来综合选择模块的类型和波长。

        摩泰光电可以提供上述两种波长的光模块产品,欢迎大家选购。