Ми знаємо, що з 1990-х років технологія мультиплексування з поділом довжин хвиль WDM використовується для волоконно-оптичних з'єднань на великі відстані, що простягаються на сотні або навіть тисячі кілометрів. Для більшості країн і регіонів волоконно-оптична інфраструктура є найдорожчим активом, тоді як вартість компонентів приймача-передавача є відносно низькою.
Однак, зі стрімким зростанням швидкості передачі даних у мережах, таких як 5G, технологія WDM стає дедалі важливішою для коротких ліній зв'язку, а обсяг розгортання коротких ліній значно більший, що робить вартість та розмір компонентів приймача більш чутливими.
Наразі ці мережі все ще покладаються на тисячі одномодових оптичних волокон для паралельної передачі через канали просторового мультиплексування, а швидкість передачі даних кожного каналу є відносно низькою, максимум кілька сотень Гбіт/с (800 Гбіт/с). T-рівень може мати обмежене застосування.
Але в найближчому майбутньому концепція звичайної просторової паралелізації незабаром досягне своєї межі масштабованості та повинна бути доповнена спектральним паралелізмом потоків даних у кожному волокні для підтримки подальшого покращення швидкості передачі даних. Це може відкрити абсолютно новий простір застосування для технології мультиплексування з поділом довжин хвиль, де максимальна масштабованість кількості каналів та швидкості передачі даних має вирішальне значення.
У цьому випадку генератор частотного гребеня (ГЧГ), як компактне та фіксоване багатохвильове джерело світла, може забезпечити велику кількість чітко визначених оптичних носіїв, відіграючи таким чином вирішальну роль. Крім того, особливо важливою перевагою оптичного частотного гребеня є те, що лінії гребеня по суті рівновіддалені за частотою, що може послабити вимоги до міжканальних захисних смуг та уникнути регулювання частоти, необхідного для окремих ліній у традиційних схемах з використанням лазерних решіток DFB.
Слід зазначити, що ці переваги стосуються не лише передавача з мультиплексуванням за довжиною хвилі, але й його приймача, де решітку дискретних гетеродинів (ЛО) можна замінити одним гребінчастим генератором. Використання гребінчастих генераторів ЛО може додатково полегшити цифрову обробку сигналів у каналах мультиплексування за довжиною хвилі, тим самим зменшуючи складність приймача та покращуючи толерантність до фазового шуму.
Крім того, використання гребінчастих сигналів LO з функцією фазової автопідстроювання для паралельного когерентного прийому може навіть реконструювати форму хвилі в часовій області всього сигналу мультиплексування з поділом довжини хвилі, тим самим компенсуючи пошкодження, спричинені оптичною нелінійністю передавального волокна. Окрім концептуальних переваг, заснованих на передачі гребінчастого сигналу, менший розмір та економічно ефективне великомасштабне виробництво також є ключовими факторами для майбутніх приймачів-передавачів з поділом довжини хвилі.
Тому серед різних концепцій генераторів гребінчастих сигналів особливої уваги заслуговують пристрої на рівні мікросхем. У поєднанні з високомасштабованими фотонними інтегральними схемами для модуляції, мультиплексування, маршрутизації та прийому сигналів даних такі пристрої можуть стати ключовими для компактних та ефективних приймачів-передавачів з поділом по довжині хвилі, які можна виготовляти у великих кількостях за низькою ціною, з пропускною здатністю передачі десятків Тбіт/с на волокно.
На виході відправника кожен канал рекомбінується через мультиплексор (MUX), а сигнал мультиплексування за довжиною хвилі передається через одномодове оптоволокно. На приймальному кінці приймач мультиплексування за довжиною хвилі (WDM Rx) використовує гетеродин LO другого FCG для виявлення багатохвильових перешкод. Канал вхідного сигналу мультиплексування за довжиною хвилі розділяється демультиплексором, а потім надсилається на когерентну решітку приймачів (Coh. Rx). Серед них частота демультиплексування гетеродина LO використовується як фазовий орієнтир для кожного когерентного приймача. Продуктивність цього каналу мультиплексування за довжиною хвилі, очевидно, значною мірою залежить від базового генератора гребінчастого сигналу, особливо від ширини світла та оптичної потужності кожної лінії гребінця.
Звичайно, технологія оптичного частотного гребінця все ще перебуває на стадії розробки, а її сценарії застосування та розмір ринку відносно невеликі. Якщо вона зможе подолати технологічні вузькі місця, знизити витрати та підвищити надійність, вона може досягти масштабного застосування в оптичній передачі.
Час публікації: 19 грудня 2024 р.