Ми знаємо, що з 1990-х років технологія мультиплексування за довжиною хвилі WDM використовується для міжміських волоконно-оптичних з’єднань, що охоплюють сотні чи навіть тисячі кілометрів. Для більшості країн і регіонів волоконно-оптична інфраструктура є найдорожчим активом, тоді як вартість компонентів трансивера є відносно низькою.
Однак у зв’язку зі стрімким зростанням швидкості передачі даних у мережі, як-от 5G, технологія WDM набуває все більшого значення для з’єднань на короткій відстані, а обсяг розгортання коротких з’єднань стає набагато більшим, що робить вартість і розмір компонентів трансивера більш чутливими.
Наразі ці мережі все ще покладаються на тисячі одномодових оптичних волокон для паралельної передачі через канали мультиплексування з просторовим розділенням, а швидкість передачі даних у кожному каналі відносно низька, щонайбільше лише кілька сотень Гбіт/с (800G). Рівень Т може мати обмежене застосування.
Але в доступному для огляду майбутньому концепція звичайного просторового розпаралелювання скоро досягне межі масштабованості, і її необхідно буде доповнити розпаралелюванням спектру потоків даних у кожному волокні, щоб підтримувати подальше підвищення швидкості передачі даних. Це може відкрити цілий новий простір застосування для технології мультиплексування з поділом за довжиною хвилі, де максимальна масштабованість кількості каналів і швидкості передачі даних має вирішальне значення.
У цьому випадку частотний гребінчастий генератор (FCG), як компактне та фіксоване багатохвильове джерело світла, може забезпечити велику кількість чітко визначених оптичних носіїв, таким чином відіграючи вирішальну роль. Крім того, особливо важливою перевагою оптичної частотної гребінки є те, що лінії гребінки по суті є рівновіддаленими за частотою, що може послабити вимоги до міжканальних захисних смуг і уникнути контролю частоти, необхідного для окремих ліній у традиційних схемах із використанням лазерних масивів DFB.
Слід зазначити, що ці переваги застосовні не тільки до передавача з мультиплексуванням по довжині хвилі, а й до його приймача, де матриця дискретного гетеродина (LO) може бути замінена одним генератором гребінки. Використання генераторів гетеродинної гребінки може додатково полегшити цифрову обробку сигналу в каналах мультиплексування з поділом хвиль, тим самим зменшуючи складність приймача та покращуючи стійкість до фазового шуму.
Крім того, використання гребінчастих сигналів гетеродина з функцією синхронізації по фазі для паралельного когерентного прийому може навіть реконструювати форму хвилі у часовій області всього сигналу мультиплексування за довжиною хвилі, таким чином компенсуючи пошкодження, спричинені оптичною нелінійністю волокна передачі. На додаток до концептуальних переваг, заснованих на передачі гребінчастого сигналу, менший розмір і економічно ефективне великомасштабне виробництво також є ключовими факторами для майбутніх приймачів-передавачів з мультиплексуванням за довжиною хвилі.
Тому серед різноманітних концепцій генераторів гребінчастих сигналів особливої уваги заслуговують пристрої рівня мікросхем. У поєднанні з високомасштабованими фотонними інтегральними схемами для модуляції, мультиплексування, маршрутизації та прийому сигналу даних такі пристрої можуть стати ключовими для компактних і ефективних приймачів із мультиплексуванням за довжиною хвилі, які можна виготовляти у великих кількостях за низькими витратами, з пропускною здатністю в десятки Тбіт/с на волокно.
На виході передаючого кінця кожен канал рекомбінується через мультиплексор (MUX), а сигнал мультиплексування за довжиною хвилі передається через одномодове волокно. На приймальному кінці приймач мультиплексування за довжиною хвилі (WDM Rx) використовує гетеродин другого FCG для виявлення перешкод на кількох довжинах хвилі. Канал вхідного сигналу мультиплексування за довжиною хвилі розділяється демультиплексором, а потім надсилається на когерентну решітку приймачів (Coh. Rx). Серед них частота демультиплексування гетеродина гетеродина використовується як опорна фаза для кожного когерентного приймача. Продуктивність цієї лінії мультиплексування за довжиною хвилі, очевидно, значною мірою залежить від основного генератора сигналу гребінки, особливо від ширини світла та оптичної потужності кожної лінії гребінки.
Звичайно, технологія оптичної частотної гребінки все ще знаходиться на стадії розробки, а її сценарії застосування та розмір ринку відносно невеликі. Якщо він зможе подолати технологічні вузькі місця, знизити витрати та підвищити надійність, він може досягти масштабних застосувань в оптичній передачі.
Час публікації: 19 грудня 2024 р