Het is bijna 20 jaar geledenDWDM kwam op het toneel met Ciena's introductie van een 16-kanaals systeem in maart 1996, en in de laatste twee decennia heeft het een revolutie teweeggebracht in de overdracht van informatie over lange afstanden. DWDM is zo alomtegenwoordig dat we vaak vergeten dat er een tijd was dat het niet bestond en dat toegang tot informatie van de andere kant van de wereld duur en traag was. Nu denken we niets meer aan het downloaden van een film of het plaatsen van een IP-oproep over oceanen en continenten. Huidige systemen hebben doorgaans 96 kanalenper optische vezel, die elk kunnen draaien op100 Gbps, vergeleken met de 2,5 Gbps per kanaal in de oorspronkelijke systemen. Dit alles zette me aan het denken over hoe vaak twee innovaties aan elkaar gekoppeld zijn om een revolutie teweeg te brengen. Personal computers brachten geen revolutie teweeg in het kantoorleven totdat ze werden gekoppeld aan laserprinters. Evenzo waren de voordelen van DWDM enorm vanwege met erbium gedoteerde vezelversterkers (EDFAs).
DWDM staat voor Dense Wavelength Division Multiplexing, wat een complexe manier is om te zeggen dat, aangezien fotonen niet (althans niet veel) met elkaar interageren, verschillende signalen op verschillende golflengten van licht kunnen worden gecombineerd op een enkele vezel, verzonden naar de andere uiteinde, gescheiden en onafhankelijk gedetecteerd, waardoor het draagvermogen van de vezel wordt verhoogd met het aantal aanwezige kanalen. In feite was niet-Dense, gewoon oude WDM al enige tijd in gebruik met 2, 3 of 4 kanalen in gespecialiseerde omstandigheden. Er was niets bijzonder moeilijk aan het bouwen van een basis DWDM-systeem. De technologie die aanvankelijk werd gebruikt om de golflengten te combineren en te scheiden, was dunne-film-interferentiefilters die in de 19 . in hoge mate waren ontwikkeldeEeuw. (Nu een 'dagen fotonische geïntegreerde schakelingen genaamd Arrayed Waveguide Gratings, ofAWG'sworden gebruikt om deze functie uit te voeren.) Maar tot de komst van EDFA's was er niet veel voordeel te halen uit DWDM.
Gegevensoverdracht via glasvezel begon in de jaren zeventig met de ontdekking dat bepaalde glazen een zeer laag optisch verlies hadden in het nabij-infraroodspectrumgebied, en dat deze glazen konden worden gevormd tot vezels die het licht van het ene uiteinde naar het andere zouden geleiden, waardoor het beperkt bleef en het intact afleveren, hoewel verminderd door verlies en verspreiding. Met veel ontwikkeling van vezels, lasers en detectoren werden systemen gebouwd die optische informatie over 80 km konden verzenden voordat het nodig was om het signaal te "regenereren". Regeneratie omvatte het detecteren van het licht, het gebruik van een elektronisch digitaal circuit om de informatie te reconstrueren en het vervolgens opnieuw uit te zenden op een andere laser. 80kmwas veel verder dan de huidige "zichtlijn" microgolftransmissiesystemen konden gaan, en glasvezeltransmissie werd op grote schaal toegepast. Hoewel 80 km een aanzienlijke verbetering was, betekende het toch dat er veel regeneratiecircuits nodig zouden zijn tussen LA en New York. Met één regeneratiecircuit nodig per kanaal om de 80 km, werd regeneratie de beperkende factor in optische transmissie en DWDM was niet erg praktisch. De toen dure filters zouden elke 80 km moeten worden gebruikt om het licht voor elk kanaal te scheiden voor regeneratie en om de kanalen na regeneratie opnieuw te combineren.
Omdat volledige regeneratie duur was, gingen onderzoekers op zoek naar andere manieren om het bereik van een transmissiesysteem voor optische vezels te vergroten. Eind jaren tachtig kwamen Erbuim Doped Fiber Amplifers (EDFA's) op het toneel. EDFA's bestonden uit optische vezels die waren gedoteerd met Erbium-atomen die, wanneer ze werden gepompt met een laser met een andere golflengte, een versterkingsmedium creëerden dat licht zou versterken in een band nabij de golflengte van 1550 nm. EDFA's maakten versterking van de optische signalen in vezels mogelijk, wat de effecten van optisch verlies zou kunnen tegengaan, maar de effecten van dispersie en andere stoornissen niet konden corrigeren. In feite genereren EDFA's versterkte spontane emissie (ASE) ruis en kunnen ze niet-lineariteitsvervormingen veroorzaken over een lange transmissieafstand. Dus EDFA's elimineerden de noodzaak van regeneratie niet volledig, maar lieten de signalen vele 80 km hop gaan voordat regeneratie nodig was. Omdat EDFA's goedkoper waren dan volledige regeneratie, werden er snel systemen ontworpen die 1550nm lasers gebruikten in plaats van de toen geldende 1300nm.
Toen kwam het "ah ha" moment. Omdat EDFA's gewoon de binnenkomende fotonen repliceerden en meer fotonen van dezelfde golflengte uitzonden, konden twee of meer kanalen in dezelfde EDFA worden versterkt zonder overspraak. Met DWDM kan één EDFA alle kanalen in een vezel tegelijk versterken, op voorwaarde dat ze binnen het gebied van EDFA-versterking passen. DWDM stond toen het meervoudige gebruik van niet alleen de vezel maar ook de versterkers toe. In plaats van één regeneratiecircuit voor elk kanaal, was er nu één EDFA voor elke vezel. Een enkele vezel en een keten van één versterker elke40~100 km zou 96 verschillende datastromen kunnen ondersteunen.Regeneratoren zijn vandaag de dag nog steeds nodig, elke 1.200 ~ 3.500 km, wanneer de geaccumuleerde EDFA ASE-ruis een drempel overschrijdt die een digitale signaalprocessor en foutcorrectiecodec aankan.
Aangezien het versterkingsgebied van de EDFA beperkt was tot een spectrabreedte van ongeveer 40 nm, werd er natuurlijk veel nadruk gelegd op het zo dicht mogelijk bij elkaar passen van de verschillende optische golflengten. Huidige systemen plaatsen kanalen 50GHz, of ongeveer 0,4 nm, uit elkaar, en heldenexperimenten hebben veel meer gedaan.
Tegelijkertijd hebben nieuwe technologieën de bandbreedte per kanaal verhoogd tot 100 Gbps met behulp van coherente technieken die we in andere blogposts hebben besproken. Dus een enkele vezel die in het begin van de jaren negentig 2,5 Gbps aan informatie zou hebben vervoerd, kan nu bijna 10 Terabit/sec aan informatie vervoeren, en we kunnen films van de andere kant van de wereld bekijken.
