Wiemy, że od lat 90. technologia multipleksowania z podziałem długości fali WDM jest wykorzystywana do dalekosiężnych łączy światłowodowych rozciągających się na setki, a nawet tysiące kilometrów. Dla większości krajów i regionów infrastruktura światłowodowa jest najdroższym zasobem, podczas gdy koszt komponentów transceivera jest stosunkowo niski.
Jednak wraz z gwałtownym wzrostem prędkości transmisji danych w sieciach takich jak 5G, technologia WDM zyskuje coraz większe znaczenie w przypadku łączy krótkodystansowych. Ponadto liczba wdrożeń łączy krótkodystansowych jest znacznie większa, co sprawia, że koszty i rozmiar komponentów transceivera stają się bardziej wrażliwe.
Obecnie sieci te nadal polegają na tysiącach światłowodów jednomodowych do równoległej transmisji przez kanały multipleksowania z podziałem przestrzennym, a szybkość transmisji danych każdego kanału jest stosunkowo niska, co najwyżej kilkaset Gbit/s (800G). Poziom T może mieć ograniczone zastosowania.
Jednak w przewidywalnej przyszłości koncepcja zwykłej paralelizacji przestrzennej wkrótce osiągnie swój limit skalowalności i musi zostać uzupełniona o paralelizację widmową strumieni danych w każdym włóknie, aby utrzymać dalsze udoskonalenia szybkości transmisji danych. Może to otworzyć zupełnie nową przestrzeń zastosowań dla technologii multipleksowania z podziałem długości fali, gdzie maksymalna skalowalność liczby kanałów i szybkości transmisji danych ma kluczowe znaczenie.
W tym przypadku generator grzebienia częstotliwości (FCG), jako kompaktowe i stałe źródło światła o wielu długościach fali, może zapewnić dużą liczbę dobrze zdefiniowanych nośników optycznych, odgrywając tym samym kluczową rolę. Ponadto szczególnie ważną zaletą grzebienia częstotliwości optycznej jest to, że linie grzebienia są zasadniczo jednakowo oddalone od siebie 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 te zalety nie dotyczą tylko nadajnika multipleksowania z podziałem długości fali, ale także jego odbiornika, gdzie dyskretny układ 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, wykorzystanie sygnałów grzebieniowych LO z funkcją synchronizacji fazowej do równoległego odbioru koherentnego może nawet zrekonstruować przebieg w dziedzinie czasu całego sygnału multipleksowania z podziałem długości fali, kompensując w ten sposób uszkodzenia spowodowane nieliniowością optyczną włókna transmisyjnego. Oprócz zalet koncepcyjnych opartych na transmisji sygnału grzebieniowego, mniejsze rozmiary i ekonomicznie wydajna produkcja na dużą skalę są również kluczowymi czynnikami dla przyszłych transceiverów z multipleksowaniem z podziałem długości fali.
Dlatego też wśród różnych koncepcji generatorów sygnałów grzebieniowych urządzenia na poziomie chipów są szczególnie godne uwagi. W połączeniu z wysoce skalowalnymi układami scalonymi fotonicznymi do modulacji, multipleksowania, trasowania i odbioru sygnału danych, takie urządzenia mogą stać się kluczem do kompaktowych i wydajnych transceiverów z multipleksowaniem z podziałem długości fali, które można produkować w dużych ilościach przy niskich kosztach, z przepustowością transmisji dziesiątek Tbit/s na włókno.
Na wyjściu końca nadawczego każdy kanał jest rekombinowany przez multiplekser (MUX), a sygnał multipleksowania z podziałem długości fali jest przesyłany przez światłowód jednomodowy. Na końcu odbiorczym odbiornik multipleksowania z podziałem długości fali (WDM Rx) wykorzystuje lokalny oscylator LO drugiego FCG do wykrywania interferencji wielodługościowej. Kanał wejściowego sygnału multipleksowania z podziałem długości fali jest rozdzielany przez demultiplekser, a następnie wysyłany do spójnej matrycy odbiorników (Coh. Rx). Spośród nich częstotliwość demultipleksowania lokalnego oscylatora LO jest używana jako odniesienie fazy dla każdego spójnego odbiornika. Wydajność tego łącza multipleksowania z podziałem długości fali zależy oczywiście w dużej mierze od podstawowego generatora sygnału grzebieniowego, w szczególności szerokości światła i mocy optycznej każdej linii grzebieniowej.
Oczywiście technologia grzebienia częstotliwości optycznej jest nadal w fazie rozwoju, a jej scenariusze zastosowań i wielkość rynku są stosunkowo niewielkie. Jeśli uda jej się pokonać wąskie gardła technologiczne, obniżyć koszty i poprawić niezawodność, może osiągnąć zastosowania na skalę w transmisji optycznej.
Czas publikacji: 19-12-2024