Han pasado casi 20 años desdeDWDM entró en escena con la introducción de Ciena de un sistema de 16 canales en marzo de 1996, y en las últimas dos décadas ha revolucionado la transmisión de información a largas distancias. DWDM es tan omnipresente que a menudo olvidamos que hubo un tiempo en el que no existía y en el que acceder a la información desde el otro lado del mundo era costoso y lento. Ahora no pensamos en descargar una película o realizar una llamada IP a través de océanos y continentes. Los sistemas actuales suelen tener 96 canales.por fibra óptica, cada uno de los cuales puede ejecutarse en100 Gbps, frente a los 2,5 Gbps por canal de los sistemas iniciales. Todo esto me hizo pensar en cómo a menudo se necesitan dos innovaciones juntas para hacer una revolución. Las computadoras personales no revolucionaron la vida de la oficina hasta que se combinaron con las impresoras láser. De manera similar, los beneficios de DWDM fueron enormes debido a los amplificadores de fibra dopada con erbio (EDFAs).
DWDM significa multiplexación por división de longitud de onda densa, que es una forma compleja de decir que, dado que los fotones no interactúan entre sí (al menos no mucho), diferentes señales en diferentes longitudes de onda de luz se pueden combinar en una sola fibra, transmitida a la otra. final, separados y detectados de forma independiente, aumentando así la capacidad de carga de la fibra por el número de canales presentes. De hecho, WDM no denso, simple y antiguo, ha estado en uso durante algún tiempo con 2, 3 o 4 canales en circunstancias especiales. No hubo nada particularmente difícil en la construcción de un sistema DWDM básico. La tecnología utilizada inicialmente para combinar y separar las longitudes de onda eran filtros de interferencia de película delgada que se desarrollaron en gran medida en el siglo XIX.elSiglo. (Ahora, los circuitos integrados fotónicos de hoy en día se denominan rejillas de guía de ondas en matriz, oAWGse utilizan para realizar esta función.) Pero hasta la llegada de los EDFA, DWDM no obtuvo muchos beneficios.
La transmisión de datos por fibra óptica comenzó en la década de 1970 con el descubrimiento de que ciertos vidrios tenían una pérdida óptica muy baja en la región espectral del infrarrojo cercano y que estos vidrios podían convertirse en fibras que guiarían la luz de un extremo al otro, manteniéndola confinada. y entregándolo intacto, aunque reducido por la pérdida y la dispersión. Con mucho desarrollo de fibras, láseres y detectores, se construyeron sistemas que podían transmitir información óptica durante 80 km antes de que fuera necesario "regenerar" la señal. La regeneración implicó detectar la luz, usar un circuito digital electrónico para reconstruir la información y luego retransmitirla en otro láser. 80kmestaba mucho más lejos de lo que podían llegar los actuales sistemas de transmisión de microondas de "línea de visión", y la transmisión por fibra óptica se adoptó a gran escala. Aunque 80 km fue una mejora significativa, aún significaba que se necesitarían muchos circuitos de regeneración entre Los Ángeles y Nueva York. Dado que se necesitaba un circuito de regeneración por canal cada 80 km, la regeneración se convirtió en el factor limitante en la transmisión óptica y DWDM no era muy practicable. Los entonces costosos filtros tendrían que usarse cada 80 km para separar la luz de cada canal antes de la regeneración y para recombinar los canales después de la regeneración.
Dado que la regeneración completa era costosa, los investigadores comenzaron a buscar otras formas de ampliar el alcance de un sistema de transmisión de fibra óptica. A fines de la década de 1980, aparecieron en escena los amplificadores de fibra dopada Erbuim (EDFA). Los EDFA consistían en fibra óptica dopada con átomos de erbio que, cuando se bombeaba con un láser de una longitud de onda diferente, creaba un medio de ganancia que amplificaba la luz en una banda cercana a la longitud de onda de 1550 nm. Los EDFA permitían la amplificación de las señales ópticas en fibras que podían contrarrestar los efectos de la pérdida óptica, pero no podían corregir los efectos de la dispersión y otras degradaciones. De hecho, los EDFA generan ruido de emisión espontánea amplificada (ASE) y podrían causar distorsiones de no linealidad de fibra en una larga distancia de transmisión. Por lo tanto, los EDFA no eliminaron por completo la necesidad de regeneración, pero permitieron que las señales hicieran muchos saltos de 80 km antes de que fuera necesaria la regeneración. Dado que los EDFA eran más baratos que la regeneración completa, se diseñaron rápidamente sistemas que usaban láseres de 1550 nm en lugar de los 1300 nm que prevalecían en ese momento.
Luego vino el momento "ah, ja". Dado que los EDFA simplemente replicaban los fotones que entraban y enviaban más fotones de la misma longitud de onda, se podían amplificar dos o más canales en el mismo EDFA sin diafonía. Con DWDM, un EDFA podría amplificar todos los canales de una fibra a la vez, siempre que se ajusten a la región de ganancia de EDFA. DWDM luego permitió el uso múltiple no solo de la fibra sino también de los amplificadores. En lugar de un circuito de regeneración para cada canal, ahora había un EDFA para cada fibra. Una sola fibra y una cadena de un amplificador cada40~100 km podría admitir 96 flujos de datos diferentes.Todavía se necesitan regeneradores hoy en día, cada 1200~3500 km, cuando el ruido EDFA ASE acumulado supera un umbral que un procesador de señal digital y un códec de corrección de errores pueden manejar.
Por supuesto, dado que la región de ganancia del EDFA estaba limitada a unos 40 nm de ancho de espectro, se puso gran énfasis en ajustar las diferentes longitudes de onda ópticas lo más juntas posible. Los sistemas actuales colocan los canales a 50GHz, o aproximadamente a 0,4 nm, de distancia, y los experimentos de los héroes han hecho mucho más.
Paralelamente, las nuevas tecnologías han aumentado el ancho de banda por canal a 100 Gbps utilizando técnicas coherentes que hemos comentado en otras publicaciones del blog. Entonces, una sola fibra que a principios de la década de 1990 habría transportado 2,5 Gbps de información, ahora puede transportar casi 10 Terabits/seg de información y podemos ver películas desde el otro lado del mundo.
