محولات ضوئية أساسية لتحويل الإشارات الكهربائية إلى إشارات ضوئية

العلاقة بين سرعة المُحَوِّل الضوئي وطول الموجة تُعدّ عنصراً أساسياً في الاتصالات الضوئية، حيث تؤثر على سلامة الإشارة والمسافة والسعة. تعمل المحولات عبر نطاقات سرعة (من 1 جيجابت في الثانية إلى أكثر من 800 جيجابت في الثانية) وطول موجة (من 850 نانومتر إلى 1650 نانومتر)، حيث تؤدي الحزم مثل O وC وL أدواراً مختلفة. هذه العلاقة تنبع من سلوك الضوء في الألياف: التوهين (فقدان الإشارة) والتشتت (انتشار النبضات). يمتلك طول الموجة 850 نانومتر توهيناً عالٍاً (~2.5 ديسيبل/كم)، وهو مناسب لتطبيقات المسافة القصيرة (≤300 متر) في مراكز البيانات باستخدام ألياف متعددة الوضع لسرعات 10 جيجابت/40 جيجابت في الثانية. أما طول الموجة 1310 نانومتر و1550 نانومتر فيوفران خسائر أقل (~0.3–0.4 ديسيبل/كم)، مما يسمح بمسافات أطول — حيث يعمل 1310 نانومتر مع سرعة 10 جيجابت في الثانية على مسافة 40 كيلومتراً (قريب من الصفر في التشتت)، بينما يقلل طول الموجة 1550 نانومتر/حزمة C (1530–1565 نانومتر) من التوهين، ويُستخدم مع مكبرات EDFA لتطبيقات السرعات العالية على المدى الطويل (400 جيجابت/800 جيجابت في الثانية عبر آلاف الكيلومترات). تواجه السرعات الأعلى (400 جيجابت فأكثر/800 جيجابت في الثانية) مخاطر تشتت أكبر، لذا تستخدم تقنيات تعديل متقدمة (مثل 16QAM لسرعة 400 جيجابت في الثانية) مع حزمة C، حيث يكون التشتت قابلاً للإدارة. كما تدعم حزمة C تقنيات WDM/DWDM، مما يسمح بدمج قنوات 400 جيجابت في الثانية بمسافات 50 هرتز لزيادة السعة. تحدد التطبيقات أزواج الأطوال الموجية المستخدمة: تستخدم التطبيقات القصيرة 850 نانومتر، بينما تعتمد المتوسطة (10–80 كيلومتراً) على 1310 نانومتر/حزمة C، وتستخدم التطبيقات الطويلة حزمتي C وL مع محولات متماسكة. تستكشف الأنظمة الناشئة بسرعة 1.6 تيرابت في الثانية استخدام حزمة L الممتدة لتجنب الاختناق في حزمة C. باختصار، يحدد طول الموجة مدى الوصول والتوافق، بينما تتطلب السرعة إدارة التعديل والتشتت. هذه العلاقة المتبادلة تُحسّن أداء المحولات وفقاً للبيئة التي تعمل فيها.