Як ми знаємо, з 1990-х років технологія WDM WDM використовується для оптоволоконних з’єднань на далеку протяжність у сотні чи навіть тисячі кілометрів. Для більшості регіонів країни оптоволоконна інфраструктура є найдорожчим активом, тоді як вартість компонентів трансивера є відносно низькою.
Однак у зв’язку зі стрімким зростанням швидкості передачі даних у таких мережах, як 5G, технологія WDM стає дедалі важливішою і для з’єднань на короткі відстані, які розгортаються у значно більших обсягах і, отже, більш чутливі до вартості та розміру вузлів трансиверів.
В даний час ці мережі все ще покладаються на тисячі одномодових оптичних волокон, що передаються паралельно через канали мультиплексування з просторовим розділенням, з відносно низькою швидкістю передачі даних, щонайбільше кілька сотень Гбіт/с (800 Гбіт) на канал, з невеликою кількістю можливих програми в Т-класі.
Однак у доступному для огляду майбутньому концепція спільного просторового розпаралелювання незабаром досягне межі своєї масштабованості, і її потрібно буде доповнити спектральним розпаралелюванням потоків даних у кожному волокні, щоб підтримувати подальше збільшення швидкості передачі даних. Це може відкрити цілий новий простір застосування для технології WDM, у якій максимальна масштабованість з точки зору кількості каналів і швидкості передачі даних має вирішальне значення.
У цьому контекстігенератор оптичної частоти (FCG)відіграє ключову роль як компактне, фіксоване, багатохвильове джерело світла, яке може забезпечити велику кількість чітко визначених оптичних носіїв. Крім того, особливо важливою перевагою оптичних частотних гребінок є те, що гребінчасті лінії за своєю суттю рівновіддалені за частотою, таким чином пом’якшуючи вимоги до міжканальних захисних смуг і уникаючи контролю частоти, який був би необхідний для однієї лінії в звичайній схемі з використанням масив лазерів DFB.
Важливо відзначити, що ці переваги стосуються не тільки передавачів WDM, але й їх приймачів, де масиви дискретних гетеродинів (LO) можуть бути замінені одним генератором гребінки. Використання генераторів гетеродинної гребінки додатково полегшує цифрову обробку сигналу для каналів WDM, тим самим зменшуючи складність приймача та збільшуючи стійкість до фазового шуму.
Крім того, використання гребінчастих сигналів гетеродина з фазовою синхронізацією для паралельного когерентного прийому навіть дає змогу реконструювати форму хвилі у часовій області всього сигналу WDM, таким чином компенсуючи погіршення, викликані оптичною нелінійністю у волокні передачі. На додаток до цих концептуальних переваг передачі сигналу на основі гребінки, менший розмір і економічно ефективне масове виробництво також є ключовими для майбутніх трансиверів WDM.
Тому серед різноманітних концепцій генератора гребінчастих сигналів особливий інтерес становлять пристрої з масштабуванням мікросхеми. У поєднанні з високомасштабованими фотонними інтегральними схемами для модуляції, мультиплексування, маршрутизації та прийому сигналу даних такі пристрої можуть стати ключем до створення компактних, високоефективних трансиверів WDM, які можна виготовити у великих кількостях за низькі витрати, з пропускною здатністю до десятків Тбіт/с на волокно.
На наступному малюнку зображено схему передавача WDM із використанням оптичної частотної гребінки FCG як багатохвильового джерела світла. Комбінований сигнал FCG спочатку розділяється в демультиплексорі (DEMUX), а потім надходить в електрооптичний модулятор EOM. Через це сигнал піддається вдосконаленій квадратурній амплітудній модуляції QAM для оптимальної спектральної ефективності (SE).
На виході передавача канали рекомбінуються в мультиплексорі (MUX), а сигнали WDM передаються по одномодовому волокну. На приймальному кінці приймач мультиплексування за довжиною хвилі (WDM Rx) використовує гетеродин 2-го FCG для багатохвильового когерентного виявлення. Канали вхідних сигналів WDM розділяються демультиплексором і подаються на когерентну решітку приймачів (Coh. Rx). де частота демультиплексування гетеродина гетеродина використовується як опорна фаза для кожного когерентного приймача. Продуктивність таких каналів зв’язку WDM, очевидно, значною мірою залежить від базового генератора гребінчастого сигналу, зокрема від ширини оптичної лінії та оптичної потужності на лінію 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 технічні вузькі місця, знизити витрати та підвищити надійність, тоді стане можливим досягти масштабних застосувань в оптичній передачі.
Час публікації: 21 листопада 2024 р