Jak wiemy, od lat 90. technologia WDM WDM jest wykorzystywana do dalekosiężnych łączy światłowodowych o długości setek, a nawet tysięcy kilometrów. W większości regionów kraju infrastruktura światłowodowa jest najdroższym aktywem, 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 również w łączach krótkiego zasięgu, które są wdrażane w znacznie większych ilościach i dlatego są bardziej wrażliwe na koszty i rozmiar zespołów transceiverów.
Obecnie sieci te nadal opierają się na tysiącach jednomodowych włókien światłowodowych przesyłanych równolegle kanałami z multipleksowaniem przestrzennym, ze stosunkowo niską szybkością transmisji danych, wynoszącą maksymalnie kilkaset Gbit/s (800G) na kanał, przy niewielkiej liczbie możliwych zastosowań w klasie T.
Jednak w przewidywalnej przyszłości koncepcja wspólnej paralelizacji przestrzennej wkrótce osiągnie granice swojej skalowalności i będzie musiała zostać uzupełniona o paralelizację widmową strumieni danych w każdym włóknie, aby utrzymać dalsze wzrosty szybkości transmisji danych. Może to otworzyć zupełnie nową przestrzeń zastosowań dla technologii WDM, w której maksymalna skalowalność pod względem liczby kanałów i szybkości transmisji danych ma kluczowe znaczenie.
W tym kontekście,generator grzebienia częstotliwości optycznej (FCG)odgrywa kluczową rolę jako kompaktowe, stałe, wielodługościowe źródło światła, które może zapewnić dużą liczbę dobrze zdefiniowanych nośników optycznych. Ponadto, szczególnie ważną zaletą grzebieni częstotliwości optycznych jest to, że linie grzebieniowe są wewnętrznie jednakowo oddalone od siebie pod względem częstotliwości, co łagodzi wymóg międzykanałowych pasm ochronnych i pozwala uniknąć kontroli częstotliwości, która byłaby wymagana dla pojedynczej linii w konwencjonalnym schemacie wykorzystującym tablicę laserów DFB.
Ważne jest, aby zauważyć, że te zalety dotyczą nie tylko nadajników WDM, ale także ich odbiorników, gdzie dyskretne tablice lokalnych oscylatorów (LO) można zastąpić pojedynczym generatorem grzebieniowym. Zastosowanie generatorów grzebieniowych LO dodatkowo ułatwia cyfrowe przetwarzanie sygnału dla kanałów WDM, zmniejszając tym samym złożoność odbiornika i zwiększając tolerancję szumu fazowego.
Ponadto wykorzystanie sygnałów grzebieniowych LO z synchronizacją fazową do równoległego odbioru koherentnego umożliwia nawet rekonstrukcję przebiegu w dziedzinie czasu całego sygnału WDM, kompensując w ten sposób upośledzenia spowodowane nieliniowościami optycznymi w światłowodzie transmisyjnym. Oprócz tych koncepcyjnych zalet transmisji sygnału opartej na grzebieniu, mniejsze rozmiary i ekonomiczna produkcja masowa są również kluczowe dla przyszłych transceiverów WDM.
Dlatego wśród różnych koncepcji generatorów sygnałów grzebieniowych, urządzenia w skali chipowej są szczególnie interesujące. W połączeniu z wysoce skalowalnymi układami scalonymi fotonicznymi do modulacji, multipleksowania, trasowania i odbioru sygnału danych, takie urządzenia mogą stanowić klucz do kompaktowych, wysoce wydajnych transceiverów WDM, które można wytwarzać w dużych ilościach przy niskich kosztach, z przepustowością transmisji do dziesiątek Tbit/s na włókno.
Na poniższym rysunku przedstawiono schemat nadajnika WDM wykorzystującego optyczny grzebień częstotliwości FCG jako wielodługościowe źródło światła. Sygnał grzebienia FCG jest najpierw rozdzielany w demultiplekserze (DEMUX), a następnie trafia do elektrooptycznego modulatora EOM. Przez to sygnał jest poddawany zaawansowanej kwadraturowej modulacji amplitudy QAM w celu uzyskania optymalnej wydajności widmowej (SE).
Na wyjściu nadajnika kanały są rekombinowane w multiplekserze (MUX), a sygnały WDM są przesyłane przez światłowód jednomodowy. Na końcu odbiorczym odbiornik multipleksowania z podziałem długości fali (WDM Rx) wykorzystuje lokalny oscylator LO 2. FCG do wielofalowej detekcji koherentnej. Kanały wejściowych sygnałów WDM są rozdzielane przez demultiplekser i podawane do spójnej matrycy odbiorników (Coh. Rx), gdzie częstotliwość demultipleksowania lokalnego oscylatora LO jest używana jako odniesienie fazowe dla każdego spójnego odbiornika. Wydajność takich łączy WDM zależy oczywiście w dużym stopniu od podstawowego generatora sygnału grzebieniowego, w szczególności szerokości linii optycznej i mocy optycznej na linię grzebieniową.
Oczywiście technologia grzebienia częstotliwości optycznej jest nadal w fazie rozwojowej, a jej scenariusze zastosowań i wielkość rynku są stosunkowo niewielkie. Jeśli uda się jej pokonać techniczne wąskie gardła, obniżyć koszty i poprawić niezawodność, możliwe będzie osiągnięcie zastosowań na skalę w transmisji optycznej.
Czas publikacji: 21-11-2024