După cum știm, încă din anii 1990, tehnologia WDM a fost utilizată pentru legături de fibră optică pe distanțe lungi, de sute sau chiar mii de kilometri. Pentru majoritatea regiunilor țării, infrastructura de fibră optică este cel mai scump activ, în timp ce costul componentelor transceiverului este relativ scăzut.
Totuși, odată cu explozia ratelor de transfer de date în rețele precum 5G, tehnologia WDM devine din ce în ce mai importantă și în legăturile pe distanțe scurte, care sunt implementate în volume mult mai mari și, prin urmare, sunt mai sensibile la costul și dimensiunea ansamblurilor de transceivere.
În prezent, aceste rețele se bazează încă pe mii de fibre optice monomodale transmise în paralel prin canale de multiplexare prin diviziune spațială, cu rate de date relativ scăzute, de cel mult câteva sute de Gbit/s (800G) pe canal, cu un număr mic de aplicații posibile în clasa T.
Totuși, în viitorul previzibil, conceptul de paralelizare spațială comună va atinge în curând limitele scalabilității sale și va trebui completat de paralelizarea spectrală a fluxurilor de date din fiecare fibră pentru a susține creșteri suplimentare ale ratelor de transfer de date. Acest lucru ar putea deschide un spațiu de aplicații complet nou pentru tehnologia WDM, în care scalabilitatea maximă în ceea ce privește numărul de canale și rata de transfer de date este crucială.
În acest context,generatorul optic de pieptene de frecvență (FCG)joacă un rol cheie ca sursă de lumină compactă, fixă, cu lungimi de undă multiple, care poate furniza un număr mare de purtători optici bine definiți. În plus, un avantaj deosebit de important al pieptenilor optici de frecvență este acela că liniile pieptenilor sunt intrinsec echidistante în frecvență, relaxând astfel cerința benzilor de protecție inter-canal și evitând controlul frecvenței care ar fi necesar pentru o singură linie într-o schemă convențională care utilizează o matrice de lasere DFB.
Este important de menționat că aceste avantaje se aplică nu numai emițătoarelor WDM, ci și receptoarelor acestora, unde rețelele de oscilatoare locale discrete (LO) pot fi înlocuite de un singur generator de tip pieptene. Utilizarea generatoarelor de tip pieptene LO facilitează în continuare procesarea digitală a semnalului pentru canalele WDM, reducând astfel complexitatea receptorului și crescând toleranța la zgomotul de fază.
În plus, utilizarea semnalelor LO pieptene cu blocare de fază pentru recepție coerentă paralelă face posibilă chiar și reconstrucția formei de undă în domeniul timp al întregului semnal WDM, compensând astfel deficiențele cauzate de neliniaritățile optice din fibra de transmisie. Pe lângă aceste avantaje conceptuale ale transmisiei semnalului bazate pe pieptene, dimensiunile mai mici și producția de masă rentabilă sunt, de asemenea, esențiale pentru viitoarele transceivere WDM.
Prin urmare, printre diversele concepte de generatoare de semnale de tip pieptene, dispozitivele la scară de cip prezintă un interes deosebit. Atunci când sunt combinate cu circuite integrate fotonice extrem de scalabile pentru modularea, multiplexarea, rutarea și recepția semnalelor de date, astfel de dispozitive pot deține cheia pentru transceivere WDM compacte și extrem de eficiente, care pot fi fabricate în cantități mari la costuri reduse, cu capacități de transmisie de până la zeci de Tbit/s pe fibră.
Următoarea figură prezintă o schemă a unui emițător WDM care utilizează un pieptene de frecvență optic FCG ca sursă de lumină cu lungimi de undă multiple. Semnalul pieptenelui FCG este mai întâi separat într-un demultiplexor (DEMUX) și apoi intră într-un modulator electro-optic EOM. Prin intermediul acestuia, semnalul este supus unei modulații avansate de amplitudine în cuadratură QAM pentru o eficiență spectrală (SE) optimă.
La ieșirea emițătorului, canalele sunt recombinate într-un multiplexor (MUX), iar semnalele WDM sunt transmise prin fibră optică monomod. La capătul receptorului, receptorul cu multiplexare prin diviziune de lungime de undă (WDM Rx) utilizează oscilatorul local LO al celui de-al doilea FCG pentru detectarea coerentă a lungimilor de undă multiple. Canalele semnalelor WDM de intrare sunt separate printr-un demultiplexor și transmise către matricea de receptoare coerente (Coh. Rx), unde frecvența de demultiplexare a oscilatorului local LO este utilizată ca referință de fază pentru fiecare receptor coerent. Performanța unor astfel de legături WDM depinde evident în mare măsură de generatorul de semnal pieptene subiacent, în special de lățimea liniei optice și de puterea optică per linie de pieptene.
Desigur, tehnologia pieptenilor de frecvență optică este încă în stadiul de dezvoltare, iar scenariile sale de aplicare și dimensiunea pieței sunt relativ mici. Dacă poate depăși blocajele tehnice, reduce costurile și îmbunătățește fiabilitatea, atunci va fi posibilă realizarea de aplicații la nivel de scară în transmisia optică.
Data publicării: 21 noiembrie 2024