Έχουν περάσει σχεδόν 20 χρόνια από τότεDWDM ήρθε στο προσκήνιο με την εισαγωγή ενός συστήματος 16 καναλιών από τη Ciena τον Μάρτιο του 1996, και τις τελευταίες δύο δεκαετίες έφερε επανάσταση στη μετάδοση πληροφοριών σε μεγάλες αποστάσεις. Το DWDM είναι τόσο πανταχού παρόν που συχνά ξεχνάμε ότι υπήρξε μια εποχή που δεν υπήρχε και όταν η πρόσβαση σε πληροφορίες από την άλλη πλευρά του πλανήτη ήταν ακριβή και αργή. Τώρα δεν σκεφτόμαστε τίποτα για τη λήψη μιας ταινίας ή την πραγματοποίηση μιας κλήσης IP σε ωκεανούς και ηπείρους. Τα τρέχοντα συστήματα έχουν συνήθως 96 κανάλιαανά οπτική ίνα, καθένα από τα οποία μπορεί να τρέξει στο100 Gbps, σε σύγκριση με τα 2,5 Gbps ανά κανάλι στα αρχικά συστήματα. Όλα αυτά με έκαναν να σκεφτώ πώς συχνά χρειάζονται δύο καινοτομίες σε συνδυασμό για να γίνει μια επανάσταση. Οι προσωπικοί υπολογιστές δεν έφεραν επανάσταση στη ζωή του γραφείου μέχρι να συνδυαστούν με εκτυπωτές λέιζερ. Ομοίως, τα οφέλη του DWDM ήταν τεράστια λόγω των ενισχυτών ινών με πρόσμιξη ερβίου (EDFAs).
Το DWDM σημαίνει Dense Wavelength Division Multiplexing, που είναι ένας πολύπλοκος τρόπος να πούμε ότι, καθώς τα φωτόνια δεν αλληλεπιδρούν μεταξύ τους (τουλάχιστον όχι πολύ), διαφορετικά σήματα σε διαφορετικά μήκη κύματος φωτός μπορούν να συνδυαστούν σε μια ενιαία ίνα, να μεταδοθούν στην άλλη άκρο, διαχωρίζεται και ανιχνεύεται ανεξάρτητα, αυξάνοντας έτσι τη φέρουσα ικανότητα της ίνας κατά τον αριθμό των καναλιών που υπάρχουν. Στην πραγματικότητα, το μη πυκνό, απλό παλιό WDM, είχε χρησιμοποιηθεί για αρκετό καιρό με 2, 3 ή 4 κανάλια σε εξειδικευμένες περιπτώσεις. Δεν υπήρχε τίποτα ιδιαίτερα δύσκολο στην κατασκευή ενός βασικού συστήματος DWDM. Η τεχνολογία που χρησιμοποιήθηκε αρχικά για το συνδυασμό και το διαχωρισμό των μηκών κύματος ήταν φίλτρα παρεμβολής λεπτής μεμβράνης που είχαν αναπτυχθεί σε υψηλό βαθμό το 19ουΑιώνας. (Τώρα τα φωτονικά ολοκληρωμένα κυκλώματα των ημερών που ονομάζονται Arrayed Waveguide Gratings, ήAWGχρησιμοποιούνται για την εκτέλεση αυτής της λειτουργίας.) Αλλά μέχρι την εμφάνιση των EDFA δεν υπήρχαν πολλά οφέλη από το DWDM.
Η μετάδοση δεδομένων οπτικών ινών ξεκίνησε τη δεκαετία του 1970 με την ανακάλυψη ότι ορισμένα γυαλιά είχαν πολύ χαμηλή οπτική απώλεια στην εγγύς υπέρυθρη φασματική περιοχή και ότι αυτά τα γυαλιά μπορούσαν να διαμορφωθούν σε ίνες που θα οδηγούσαν το φως από το ένα άκρο στο άλλο, κρατώντας το περιορισμένο. και παραδίδοντάς το άθικτο, αν και μειωμένο από απώλεια και διασπορά. Με μεγάλη ανάπτυξη ινών, λέιζερ και ανιχνευτών, κατασκευάστηκαν συστήματα που μπορούσαν να μεταδίδουν οπτικές πληροφορίες για 80 χιλιόμετρα πριν χρειαστεί να «αναδημιουργηθεί» το σήμα. Η αναγέννηση περιλάμβανε την ανίχνευση του φωτός, τη χρήση ενός ηλεκτρονικού ψηφιακού κυκλώματος για την ανακατασκευή των πληροφοριών και στη συνέχεια την αναμετάδοσή τους σε άλλο λέιζερ. 80 χλμήταν πολύ μακρύτερα από ό,τι τα σημερινά συστήματα μετάδοσης μικροκυμάτων "γραμμής οπτικής επαφής" μπορούσαν να φτάσουν και η μετάδοση με οπτικές ίνες υιοθετήθηκε σε ευρεία κλίμακα. Αν και τα 80 km ήταν μια σημαντική βελτίωση, αυτό σήμαινε ότι θα χρειάζονταν πολλά κυκλώματα αναγέννησης μεταξύ του Λος Άντζελες και της Νέας Υόρκης. Με ένα κύκλωμα αναγέννησης που απαιτείται ανά κανάλι κάθε 80 km, η αναγέννηση έγινε ο περιοριστικός παράγοντας στην οπτική μετάδοση και το DWDM δεν ήταν πολύ πρακτικό. Τα τότε ακριβά φίλτρα θα έπρεπε να χρησιμοποιούνται κάθε 80 km για να διαχωριστεί το φως για κάθε κανάλι πριν από την αναγέννηση και για να ανασυνδυάσουν τα κανάλια μετά την αναγέννηση.
Δεδομένου ότι η πλήρης αναγέννηση ήταν δαπανηρή, οι ερευνητές άρχισαν να αναζητούν άλλους τρόπους για να επεκτείνουν την εμβέλεια ενός συστήματος μετάδοσης οπτικών ινών. Στα τέλη της δεκαετίας του 1980 εμφανίστηκαν οι ενισχυτές ινών ντοπαρίσματος Erbuim (EDFA). Τα EDFA αποτελούνταν από οπτική ίνα εμποτισμένη με άτομα Ερβίου, τα οποία, όταν αντλήθηκαν με λέιζερ διαφορετικού μήκους κύματος, δημιούργησαν ένα μέσο κέρδους που θα ενίσχυε το φως σε μια ζώνη κοντά στο μήκος κύματος των 1550 nm. Τα EDFA επέτρεψαν την ενίσχυση των οπτικών σημάτων στις ίνες που θα μπορούσαν να αντιμετωπίσουν τις επιπτώσεις της οπτικής απώλειας, αλλά δεν μπορούσαν να διορθώσουν τις επιπτώσεις της διασποράς και άλλες βλάβες. Στην πραγματικότητα, τα EDFA παράγουν ενισχυμένο θόρυβο αυθόρμητης εκπομπής (ASE) και θα μπορούσαν να προκαλέσουν παραμορφώσεις μη γραμμικότητας ινών σε μεγάλη απόσταση μετάδοσης. Έτσι, τα EDFA δεν εξάλειψαν εντελώς την ανάγκη για αναγέννηση, αλλά επέτρεψαν στα σήματα να κάνουν πολλά άλματα 80 km πριν χρειαστεί αναγέννηση. Δεδομένου ότι τα EDFA ήταν φθηνότερα από την πλήρη αναγέννηση, γρήγορα σχεδιάστηκαν συστήματα που χρησιμοποιούσαν λέιζερ 1550 nm αντί για τα 1300 nm που επικρατούσαν τότε.
Μετά ήρθε η στιγμή «αχ χα». Εφόσον τα EDFA μόλις αναπαρήγαγαν τα φωτόνια που εισέρχονταν και απέστειλαν περισσότερα φωτόνια του ίδιου μήκους κύματος, δύο ή περισσότερα κανάλια θα μπορούσαν να ενισχυθούν στο ίδιο EDFA χωρίς διαφωνία. Με το DWDM ένα EDFA θα μπορούσε να ενισχύσει όλα τα κανάλια σε μια ίνα ταυτόχρονα, υπό την προϋπόθεση ότι ταιριάζουν στην περιοχή του κέρδους EDFA. Στη συνέχεια, το DWDM επέτρεψε την πολλαπλή χρήση όχι μόνο της ίνας αλλά και των ενισχυτών. Αντί για ένα κύκλωμα αναγέννησης για κάθε κανάλι, υπήρχε τώρα ένα EDFA για κάθε ίνα. Μια ενιαία ίνα και μια αλυσίδα από έναν ενισχυτή κάθε40~100 km θα μπορούσε να υποστηρίξει 96 διαφορετικές ροές δεδομένων.Οι αναγεννητές εξακολουθούν να χρειάζονται σήμερα, κάθε 1.200~3.500 χλμ., όταν ο συσσωρευμένος θόρυβος EDFA ASE υπερβαίνει ένα όριο που μπορεί να χειριστεί ένας επεξεργαστής ψηφιακού σήματος και ο κωδικοποιητής διόρθωσης σφαλμάτων.
Φυσικά, δεδομένου ότι η περιοχή απολαβής του EDFA περιοριζόταν σε περίπου 40 nm πλάτους φασμάτων, δόθηκε μεγάλη έμφαση στην προσαρμογή των διαφορετικών οπτικών μηκών κύματος όσο το δυνατόν πιο κοντά μεταξύ τους. Τα τρέχοντα συστήματα τοποθετούν κανάλια 50GHz ή περίπου 0,4 nm μεταξύ τους και τα πειράματα ηρώων έχουν κάνει πολύ περισσότερα.
Παράλληλα, οι νέες τεχνολογίες αύξησαν το εύρος ζώνης ανά κανάλι στα 100 Gbps χρησιμοποιώντας συνεκτικές τεχνικές που έχουμε συζητήσει σε άλλες αναρτήσεις ιστολογίου. Έτσι, μια μεμονωμένη ίνα που στις αρχές της δεκαετίας του 1990 θα είχε 2,5 Gbps πληροφοριών, τώρα μπορεί να μεταφέρει σχεδόν 10 Terabit/sec πληροφοριών και μπορούμε να παρακολουθήσουμε ταινίες από την άλλη πλευρά του πλανήτη.
