Já se passaram quase 20 anos desdeDWDM entrou em cena com a introdução de um sistema de 16 canais pela Ciena em março de 1996 e, nas últimas duas décadas, revolucionou a transmissão de informações a longas distâncias. O DWDM é tão onipresente que muitas vezes esquecemos que houve um tempo em que ele não existia e quando acessar informações do outro lado do globo era caro e lento. Agora não pensamos em baixar um filme ou fazer uma chamada IP através dos oceanos e continentes. Os sistemas atuais normalmente têm 96 canaispor fibra óptica, cada um dos quais pode ser executado em100 Gbps, em comparação com os 2,5 Gbps por canal nos sistemas iniciais. Tudo isso me fez pensar em como muitas vezes são necessárias duas inovações juntas para fazer uma revolução. Os computadores pessoais não revolucionaram a vida do escritório até serem acoplados às impressoras a laser. Da mesma forma, os benefícios do DWDM foram enormes por causa dos amplificadores de fibra dopada com érbio (EDFAs).
DWDM significa Dense Wavelength Division Multiplexing, que é uma maneira complexa de dizer que, como os fótons não interagem uns com os outros (pelo menos não muito), diferentes sinais em diferentes comprimentos de onda de luz podem ser combinados em uma única fibra, transmitidos para o outro final, separados e detectados de forma independente, aumentando assim a capacidade de transporte da fibra pelo número de canais presentes. Na verdade, o WDM não-Dense, simples e antigo, estava em uso há algum tempo com 2, 3 ou 4 canais em circunstâncias especializadas. Não havia nada particularmente difícil em construir um sistema DWDM básico. A tecnologia inicialmente usada para combinar e separar os comprimentos de onda foram os filtros de interferência de filme fino que foram desenvolvidos em alto grau na década de 19.ºSéculo. (Agora, os circuitos integrados fotônicos chamados Arrayed Waveguide Gratings, ouAWGssão usados para executar esta função.) Mas até o advento dos EDFAs não havia muito benefício do DWDM.
A transmissão de dados por fibra óptica começou na década de 1970 com a descoberta de que certos vidros tinham perda óptica muito baixa na região espectral do infravermelho próximo, e que esses vidros poderiam ser formados em fibras que guiariam a luz de uma extremidade à outra, mantendo-a confinada. e entregá-lo intacto, embora reduzido pela perda e dispersão. Com muito desenvolvimento de fibras, lasers e detectores, foram construídos sistemas que podiam transmitir informações ópticas por 80km antes que fosse necessário "regenerar" o sinal. A regeneração envolvia detectar a luz, usando um circuito digital eletrônico para reconstruir a informação e depois retransmitir em outro laser. 80kmfoi muito mais longe do que os atuais sistemas de transmissão de microondas de "linha de visão" poderiam ir, e a transmissão por fibra óptica foi adotada em larga escala. Embora 80 km fosse uma melhoria significativa, ainda significava que seriam necessários muitos circuitos de regeneração entre Los Angeles e Nova York. Com um circuito de regeneração necessário por canal a cada 80 km, a regeneração tornou-se o fator limitante na transmissão óptica e o DWDM não era muito praticável. Os então caros filtros teriam que ser usados a cada 80 km para separar a luz para cada canal antes da regeneração e recombinar os canais após a regeneração.
Como a regeneração completa era cara, os pesquisadores começaram a procurar outras maneiras de estender o alcance de um sistema de transmissão de fibra óptica. No final da década de 1980, os Amplificadores de Fibra Dopada Erbuim (EDFAs) entraram em cena. Os EDFAs consistiam em fibras ópticas dopadas com átomos de érbio que, quando bombeados com um laser de comprimento de onda diferente, criavam um meio de ganho que amplificaria a luz em uma banda próxima ao comprimento de onda de 1550 nm. Os EDFAs permitiram a amplificação dos sinais ópticos em fibras que poderiam contrariar os efeitos da perda óptica, mas não poderiam corrigir os efeitos da dispersão e outras deficiências. De fato, os EDFAs geram ruído de emissão espontânea amplificada (ASE) e podem causar distorções de não linearidade da fibra em uma longa distância de transmissão. Portanto, os EDFAs não eliminaram completamente a necessidade de regeneração, mas permitiram que os sinais percorressem muitos saltos de 80 km antes que a regeneração fosse necessária. Como os EDFAs eram mais baratos do que a regeneração completa, foram rapidamente projetados sistemas que usavam lasers de 1550 nm em vez dos 1300 nm então predominantes.
Então veio o momento "ah ha". Como os EDFAs apenas replicavam os fótons que chegavam e enviavam mais fótons do mesmo comprimento de onda, dois ou mais canais poderiam ser amplificados no mesmo EDFA sem diafonia. Com o DWDM, um EDFA pode amplificar todos os canais em uma fibra de uma vez, desde que se encaixem na região de ganho do EDFA. O DWDM permitiu então o uso múltiplo não apenas da fibra, mas também dos amplificadores. Em vez de um circuito de regeneração para cada canal, havia agora um EDFA para cada fibra. Uma única fibra e uma cadeia de um amplificador a cada40~100 km poderia suportar 96 fluxos de dados diferentes.Regeneradores ainda são necessários hoje, a cada 1.200 ~ 3.500 km, quando o ruído acumulado do EDFA ASE excede um limite que um processador de sinal digital e codec de correção de erros pode manipular.
Obviamente, uma vez que a região de ganho do EDFA estava limitada a cerca de 40 nm de largura do espectro, grande ênfase foi colocada em ajustar os diferentes comprimentos de onda ópticos o mais próximo possível. Os sistemas atuais separam os canais de 50GHz, ou aproximadamente 0,4 nm, e os experimentos hero fizeram muito mais.
Paralelamente, novas tecnologias aumentaram a largura de banda por canal para 100 Gbps usando técnicas coerentes que discutimos em outras postagens do blog. Assim, uma única fibra que no início da década de 1990 transportava 2,5 Gbps de informação, agora pode transportar quase 10 Terabits/s de informação, e podemos assistir a filmes do outro lado do globo.
