Wavelength Division Multiplexing

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WDM è l'acronimo per Wavelength Division Multiplexing, un tipo di multiplazione utilizzato nei sistemi di comunicazione ottica.

Per modulare diversi canali su una stessa fibra ottica si usano diverse portanti di differenti lunghezze d'onda, una per ogni canale, e per la singola portante si usa la modulazione di intensità. In questo modo è possibile sfruttare la grande banda ottica disponibile.

Uno dei maggiori problemi che si riscontrano nell'utilizzo dei sistemi WDM è la Cross Phase Modulation, un effetto non lineare dovuto all'effetto Kerr. L'effetto Kerr provoca, infatti, l'assorbimento contemporaneo di due fotoni da parte del materiale. Questo assorbimento porta ad un aumento dell'energia degli elettroni del materiale, che in seguito ritornano allo stato iniziale, emettendo un'altra coppia di fotoni. L'energia di questi due fotoni può essere diversa da quella dei due assorbiti (la somma sarà ovviamente uguale), e quindi sarà diversa anche la lunghezza d'onda. In questo modo i fotoni vanno ad inserirsi in un altro canale, ad un'altra lunghezza d'onda, creando rumore sul canale stesso.
Ad oggi questo è il problema maggiore che limita lo sviluppo della tecnologia WDM.

In gergo, le lunghezze d'onda vengono anche chiamate "colori" e la trasmissione WDM viene detta "colorata", anche se in realtà le lunghezze d'onda usate non sono nel campo del visibile.

[modifica] Sistemi WDM

Un sistema WDM usa un multiplexer in trasmissione per inviare insieme i segnali, e un demultiplexer in ricezione per separarli. Usando il giusto tipo di fibra ottica è possibile avere un dispositivo che compie entrambe le azioni simultaneamente e può funzionare come un add-drop multiplexer ottico. I dispositivi di filtraggio ottico usati nei modulatori-demodulatori sono di solito degli interferometri di Fabry-Perot a stato solido e singola frequenza, nella forma di vetro ottico ricoperto da film sottile.

L'idea di base dei sistemi WDM fu pubblicata per la prima volta nel 1970 e nel 1978 essi cominciarono a essere realizzati in laboratorio. I primi sistemi WDM combinavano solo due segnali. I sistemi moderni possono gestire fino a 160 segnali e possono quindi moltiplicare la banda di una fibra a 10 Gbit/s fino a un limite teorico di oltre 1.6 Tbit/s su una singola coppia di fibre.

I sistemi WDM sono apprezzati dalle società telefoniche perché consentono di aumentare la banda disponibile in una rete senza dover stendere altra fibra ottica. Usando il WDM e gli amplificatori ottici, è possibile aggiornare progressivamente la tecnologia degli apparati di rete senza essere costretti a rifare totalmente la rete backbone. La capacità di banda di un certo collegamento può essere aumentata semplicemente aggiornando i multiplatori e demultiplatori a ciascun capo del collegamento.

Questo è spesso realizzato compiendo una serie di conversioni ottico-elettrico-ottico alle estremità della rete di trasporto, permettendo così l'interoperabilità con gli esistenti apparati con interfacce ottiche.

La maggior parte di sistemi WDM operano con fibre monomodali, con un diametro del nucleo di 9 µm. Alcuni tipi di WDM possono essere usati anche con fibre multi-modali che hanno diametro del nucleo di 50 o 62,5 µm.

I primi sistemi WDM erano costosi e complicati da far funzionare. Tuttavia la recente standardizzazione e una migliore comprensione della dinamica dei sistemi WDM hanno abbassato molto i costi.

I ricevittori ottici, contrariamente alle sorgenti laser, tendono a essere dispositivi a larga banda. Per questa ragione è il demultiplexer che deve fornire la selettività di lunghezza d'onda in ricezione nei sistemi WDM.

I sistemi WDM si possono suddividere, in base alla separazione tra le diverse lunghezze d'onda usate, in WDM conventional ("convenzionali"), dense ("densi") e coarse ("a grana grossa").