Was ist WDM (Wellenlängenmultiplex)?

Verfahren, bei dem getrennte Signale auf Licht unterschiedlicher Wellenlängen gemeinsam über eine einzige Faser übertragen werden. CWDM nutzt einen weiten Abstand von 20 nm, während DWDM viele Wellenlängen in engen Abständen wie 100 GHz (etwa 0,8 nm) anordnet.

Japanische Bezeichnung: WDM(波長多重)

„WDM (Wellenlängenmultiplex)“ kommt in 5 Übungsfragen aus 2 Themen vor, z. B. Siliziumphotonik, Bildsensoren und optische Bauelemente.

Fachgebiet: Siliziumphotonik

Jetzt üben: Fragen zu WDM (Wellenlängenmultiplex)

Welche Erklärung des Wellenlängenmultiplex (WDM) ist richtig?

  1. ALicht einer Wellenlänge wird auf mehrere Fasern aufgeteilt, und dasselbe Signal wird gleichzeitig über viele Fasern gesendet
  2. BMehreren Lichtwellen unterschiedlicher Wellenlänge wird jeweils ein eigenes Signal aufgeprägt, und sie werden gemeinsam über eine Faser gesendet
  3. CÜber eine Faser werden mehrere Signale nacheinander in fein unterteilten Zeitabschnitten gesendet
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Antwort: B. Mehreren Lichtwellen unterschiedlicher Wellenlänge wird jeweils ein eigenes Signal aufgeprägt, und sie werden gemeinsam über eine Faser gesendet

WDM (Wavelength Division Multiplexing) nutzt, dass sich Licht unterschiedlicher Wellenlängen in derselben Faser nahezu ohne gegenseitige Beeinflussung ausbreitet, und prägt jeder Wellenlänge ein eigenes Signal auf. Überträgt man zum Beispiel 100-Gb/s-Signale auf vier Wellenlängen, lassen sich 400 Gb/s über eine Faser senden. Auf der Senderseite wird ein Multiplexer, auf der Empfängerseite ein Demultiplexer eingesetzt; in der Siliziumphotonik werden sie mit Ringresonatoren, Arrayed Waveguide Gratings (AWG), Mach-Zehnder-Filtern o. Ä. realisiert. Das Verfahren mit Zeitabschnitten heißt Zeitmultiplex.

Bei CWDM (grobes Wellenlängenmultiplex) in optischen Transceivern für Rechenzentren werden die Wellenlängen im Abstand von 20 nm angeordnet, etwa 1271, 1291, 1311 und 1331 nm. Was ist der Hauptgrund für den großen Abstand?

  1. AWeil Faserverluste und Dispersion umso kleiner werden, je größer der Wellenlängenabstand ist, sodass das Licht ohne Verstärker weiter reicht
  2. BWeil sich temperaturbedingte Wellenlängenverschiebungen auch ohne Regelung auf konstante Lasertemperatur kaum mit der Nachbarwellenlänge überschneiden
  3. CWeil Multiplexer und Demultiplexer mit Abständen unter 20 nm grundsätzlich nicht herstellbar sind
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Antwort: B. Weil sich temperaturbedingte Wellenlängenverschiebungen auch ohne Regelung auf konstante Lasertemperatur kaum mit der Nachbarwellenlänge überschneiden

Die Emissionswellenlänge von Halbleiterlasern ändert sich mit der Temperatur; bei DFB-Lasern verschiebt sie sich um etwa 0,1 nm pro 1 °C. Ändert sich die Temperatur um einige zehn °C, verschiebt sich die Wellenlänge um einige nm, sodass sie sich bei engem Abstand mit der Nachbarwellenlänge überschneidet. Durch den großen Abstand von 20 nm lassen sich die Laser bei CWDM ohne Temperaturregelung etwa durch Peltier-Elemente betreiben, was Kosten und Leistungsaufnahme senkt. DWDM für Langstreckenübertragung ordnet dagegen viele Wellenlängen in engen Abständen wie 0,8 nm (100 GHz) an, sodass eine Temperaturregelung unverzichtbar ist. Ein größerer Abstand verringert die Faserverluste nicht.

„WDM (Wellenlängenmultiplex)“ in den Erläuterungen

Fragen mit „WDM (Wellenlängenmultiplex)“ (5)

  1. Welche Erklärung des Wellenlängenmultiplex (WDM) ist richtig?
  2. Bei CWDM (grobes Wellenlängenmultiplex) in optischen Transceivern für Rechenzentren werden die Wellenlängen im Abstand von 20 nm angeordnet, etwa 1271, 1291, 1311 und 1331 nm. Was ist der Hauptgrund für den großen Abstand?
  3. Wie groß ist beim Wellenlängenmultiplex im C-Band (Wellenlänge um 1,55 µm) ein Frequenzabstand von 100 GHz ungefähr als Wellenlängenabstand (Δλ ≈ λ² × Δf / c, c = 3×10⁸ m/s)?
  4. Welcher Halbleiterlaser enthält in der optischen Kommunikation ein Beugungsgitter, um stabil bei einer einzigen Wellenlänge zu schwingen?
  5. Welche Veränderung ergibt sich, wenn der Umfang eines Ringresonators verkürzt wird?

Verwandte Begriffe

Bitfehlerrate (BER) Multiplexer Siliziumphotonik C-Band Ausbreitungsverlust Brechungsindex Chromatische Dispersion CPO (Co-Packaged Optics) Extinktionsverhältnis Gitterkoppler

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