Știm că, încă din anii 1990, tehnologia de multiplexare cu diviziune de lungime de undă WDM a fost utilizată pentru legături de fibră optică pe distanțe lungi, care se întind pe sute sau chiar mii de kilometri. Pentru majoritatea țărilor și regiunilor, infrastructura de fibră optică este cel mai scump atu, în timp ce costul componentelor transceiverului este relativ scăzut.
Cu toate acestea, odată cu creșterea explozivă a ratelor de transmisie a datelor în rețea, cum ar fi 5G, tehnologia WDM a devenit din ce în ce mai importantă în legăturile pe distanțe scurte, iar volumul de implementare a legăturilor scurte este mult mai mare, ceea ce face ca costul și dimensiunea componentelor transceiverului să fie mai sensibile.
În prezent, aceste rețele se bazează încă pe mii de fibre optice monomodale pentru transmisia paralelă prin canale de multiplexare cu diviziune spațială, iar rata de date a fiecărui canal este relativ scăzută, cel mult câteva sute de Gbit/s (800G). Nivelul T poate avea aplicații limitate.
Însă, în viitorul apropiat, conceptul de paralelizare spațială obișnuită își va atinge în curând limita de scalabilitate și va trebui completat prin paralelizarea spectrală a fluxurilor de date din fiecare fibră pentru a menține îmbunătățiri suplimentare ale ratelor de transfer de date. Acest lucru ar putea deschide un spațiu de aplicații complet nou pentru tehnologia de multiplexare prin divizarea lungimii de undă, unde scalabilitatea maximă a numărului de canale și a ratei de transfer de date este crucială.
În acest caz, generatorul de pieptene de frecvență (FCG), ca sursă de lumină compactă și fixă cu lungimi de undă multiple, poate furniza un număr mare de purtători optici bine definiți, jucând astfel un rol crucial. În plus, un avantaj deosebit de important al pieptenului optic de frecvență este acela că liniile pieptenului sunt în esență echidistante în frecvență, ceea ce poate relaxa cerințele pentru benzile de gardă intercanal și poate evita controlul frecvenței necesar pentru liniile individuale în schemele tradiționale care utilizează rețele laser DFB.
Trebuie menționat că aceste avantaje nu sunt aplicabile doar emițătorului cu multiplexare prin divizare a lungimii de undă, ci și receptorului său, unde matricea de oscilatori locali discreti (LO) poate fi înlocuită cu un singur generator de pieptene. Utilizarea generatoarelor de pieptene LO poate facilita și mai mult procesarea semnalului digital în canalele de multiplexare prin divizare a lungimii de undă, reducând astfel complexitatea receptorului și îmbunătățind toleranța la zgomotul de fază.
În plus, utilizarea semnalelor LO pieptene cu funcție de blocare a fazei pentru recepție coerentă paralelă poate chiar reconstrui forma de undă în domeniul timp al întregului semnal de multiplexare prin divizare a lungimii de undă, compensând astfel daunele cauzate de neliniaritatea optică a fibrei de transmisie. Pe lângă avantajele conceptuale bazate pe transmisia semnalului pieptene, dimensiunile mai mici și producția la scară largă eficientă din punct de vedere economic sunt, de asemenea, factori cheie pentru viitoarele transceivere cu multiplexare prin divizare a lungimii de undă.
Prin urmare, printre diversele concepte de generatoare de semnal tip pieptene, dispozitivele la nivel de cip sunt deosebit de remarcabile. Atunci când sunt combinate cu circuite integrate fotonice extrem de scalabile pentru modularea, multiplexarea, rutarea și recepția semnalelor de date, astfel de dispozitive pot deveni esențiale pentru transceivere compacte și eficiente cu multiplexare prin divizarea lungimii de undă, care pot fi fabricate în cantități mari la costuri reduse, cu o capacitate de transmisie de zeci de Tbit/s pe fibră.
La ieșirea capătului de emițător, fiecare canal este recombinat printr-un multiplexor (MUX), iar semnalul de multiplexare prin divizarea lungimii de undă este transmis prin fibră monomodală. La capătul de recepție, receptorul de multiplexare prin divizarea lungimii de undă (WDM Rx) utilizează oscilatorul local LO al celui de-al doilea FCG pentru detectarea interferențelor multi-lungime de undă. Canalul semnalului de multiplexare prin divizarea lungimii de undă de intrare este separat printr-un demultiplexor și apoi trimis către o matrice de receptoare coerentă (Coh. Rx). Printre acestea, frecvența de demultiplexare a oscilatorului local LO este utilizată ca referință de fază pentru fiecare receptor coerent. Performanța acestei legături de multiplexare prin divizarea lungimii de undă depinde evident în mare măsură de generatorul de semnal de bază al pieptenului, în special de lățimea luminii și de puterea optică a fiecărei linii de pieptene.
Desigur, tehnologia optică de tip pieptene de frecvență este încă în stadiul de dezvoltare, iar scenariile sale de aplicare și dimensiunea pieței sunt relativ mici. Dacă poate depăși blocajele tehnologice, reduce costurile și îmbunătățește fiabilitatea, ar putea realiza aplicații la nivel de scară în transmisia optică.
Data publicării: 19 decembrie 2024