Wiemy, że od lat 90-tych XX wieku technologia multipleksowania z podziałem długości fal WDM jest stosowana w łączach światłowodowych na duże odległości, rozciągających się na setki, a nawet tysiące kilometrów. W większości krajów i regionów infrastruktura światłowodowa jest ich najdroższym aktywem, podczas gdy koszt komponentów transiwera jest stosunkowo niski.
Jednakże wraz z gwałtownym wzrostem szybkości transmisji danych w sieciach, takich jak 5G, technologia WDM staje się coraz ważniejsza w przypadku łączy krótkodystansowych, a zakres wdrażania krótkich łączy jest znacznie większy, co sprawia, że koszt i rozmiar komponentów urządzenia nadawczo-odbiorczego są bardziej wrażliwe.
Obecnie sieci te w dalszym ciągu opierają się na tysiącach włókien światłowodowych jednomodowych do transmisji równoległej poprzez kanały multipleksujące z podziałem przestrzeni, a szybkość transmisji danych w każdym kanale jest stosunkowo niska, najwyżej kilkaset Gbit/s (800G). Poziom T może mieć ograniczone zastosowania.
Jednak w dającej się przewidzieć przyszłości koncepcja zwykłej równoległości przestrzennej wkrótce osiągnie swój limit skalowalności i musi zostać uzupełniona przez równoległość widma strumieni danych w każdym włóknie, aby utrzymać dalszą poprawę szybkości transmisji danych. Może to otworzyć zupełnie nową przestrzeń zastosowań dla technologii multipleksowania z podziałem długości fali, gdzie kluczowa jest maksymalna skalowalność liczby kanałów i szybkości transmisji danych.
W tym przypadku generator grzebieniowy częstotliwości (FCG), jako kompaktowe i stałe źródło światła o wielu długościach fali, może zapewnić dużą liczbę dobrze zdefiniowanych nośników optycznych, odgrywając w ten sposób kluczową rolę. Ponadto szczególnie ważną zaletą optycznego grzebienia częstotliwości jest to, że linie grzebienia są zasadniczo w jednakowej odległości pod względem częstotliwości, co może złagodzić wymagania dotyczące międzykanałowych pasm ochronnych i uniknąć kontroli częstotliwości wymaganej dla pojedynczych linii w tradycyjnych schematach wykorzystujących układy laserowe DFB.
Należy zauważyć, że zalety te dotyczą nie tylko nadajnika wykorzystującego multipleksację z podziałem długości fali, ale także jego odbiornika, w którym układ dyskretnych lokalnych oscylatorów (LO) można zastąpić pojedynczym generatorem grzebieniowym. Zastosowanie generatorów grzebieniowych LO może dodatkowo ułatwić cyfrowe przetwarzanie sygnału w kanałach multipleksowania z podziałem długości fali, zmniejszając w ten sposób złożoność odbiornika i poprawiając tolerancję szumu fazowego.
Ponadto użycie sygnałów grzebieniowych LO z funkcją synchronizacji fazy do równoległego spójnego odbioru może nawet zrekonstruować przebieg w dziedzinie czasu całego sygnału multipleksowania z podziałem długości fali, kompensując w ten sposób uszkodzenia spowodowane nieliniowością optyczną światłowodu transmisyjnego. Oprócz zalet koncepcyjnych wynikających z transmisji sygnału grzebieniowego, mniejsze rozmiary i ekonomicznie wydajna produkcja na dużą skalę są również kluczowymi czynnikami dla przyszłych transceiverów z multipleksacją z podziałem długości fal.
Dlatego spośród różnych koncepcji generatorów sygnału grzebieniowego na szczególną uwagę zasługują urządzenia na poziomie chipa. W połączeniu z wysoce skalowalnymi fotonicznymi układami scalonymi do modulacji, multipleksowania, routingu i odbioru sygnału danych, urządzenia takie mogą stać się kluczem do kompaktowych i wydajnych transceiverów z multipleksowaniem z podziałem długości fali, które można wytwarzać w dużych ilościach niskim kosztem, o zdolności transmisji wynoszącej dziesiątki Tbit/s na włókno.
Na wyjściu strony nadawczej każdy kanał jest ponownie łączony za pomocą multipleksera (MUX), a sygnał multipleksowania z podziałem długości fali jest przesyłany za pomocą światłowodu jednomodowego. Po stronie odbiorczej odbiornik z multipleksacją z podziałem długości fali (WDM Rx) wykorzystuje lokalny oscylator LO drugiego FCG do wykrywania zakłóceń wielofalowych. Kanał wejściowego sygnału multipleksującego z podziałem długości fali jest oddzielany przez demultiplekser, a następnie przesyłany do spójnego układu odbiorczego (Coh.Rx). Wśród nich częstotliwość demultipleksowania lokalnego oscylatora LO jest wykorzystywana jako odniesienie fazowe dla każdego spójnego odbiornika. Wydajność tego łącza multipleksującego z podziałem długości fali zależy oczywiście w dużej mierze od podstawowego generatora sygnału grzebienia, zwłaszcza od szerokości światła i mocy optycznej każdej linii grzebienia.
Oczywiście technologia optycznego grzebienia częstotliwości jest wciąż w fazie rozwoju, a scenariusze jej zastosowania i wielkość rynku są stosunkowo niewielkie. Jeśli uda mu się pokonać wąskie gardła technologiczne, obniżyć koszty i poprawić niezawodność, może osiągnąć zastosowania na poziomie skali w transmisji optycznej.
Czas publikacji: 19 grudnia 2024 r