Optická frekvenčná hrebeň a optický prenos?

Vieme, že od 90. rokov sa technológia multiplexovania vlnovej dĺžky WDM používa pre optické spojenia s diaľkovými vláknami preklenujúcimi stovky alebo dokonca tisíce kilometrov. Pre väčšinu krajín a regiónov je infraštruktúra z optickej vlákniny ich najdrahším majetkom, zatiaľ čo náklady na komponenty vysielača sú relatívne nízke.

Avšak s výbušným rastom rýchlosti prenosu údajov siete, ako je 5G, technológia WDM sa stáva čoraz dôležitejšou v prepojeniach na krátke vzdialenosti a objem nasadenia krátkych prepojení je oveľa väčší, čo zvyšuje citlivé náklady a veľkosť komponentov vysielača.

V súčasnosti sa tieto siete stále spoliehajú na tisíce optických vlákien s jedným režimom na paralelný prenos cez multiplexovacie kanály v priebehu vesmírneho delenia a rýchlosť dát každého kanála je relatívne nízka, nanajvýš iba niekoľko stoviek GBIL/s (800 g). Na úrovni T môže mať obmedzené aplikácie.

V dohľadnej budúcnosti však koncept bežnej priestorovej paralelizácie čoskoro dosiahne svoj limit škálovateľnosti a musí sa doplniť paralelizáciou spektra dátových tokov v každom vlákne, aby sa udržalo ďalšie zlepšenie rýchlosti dát. To môže otvoriť úplne nový aplikačný priestor pre technológiu multiplexovania vlnových dĺžok, kde je rozhodujúca maximálna škálovateľnosť čísla kanála a rýchlosť dát.

V tomto prípade môže generátor frekvencie (FCG) ako kompaktný a pevný zdroj svetla s viacerými vlnovými dĺžkami poskytnúť veľké množstvo dobre definovaných optických nosičov, čím hrá rozhodujúcu úlohu. Okrem toho je obzvlášť dôležitou výhodou hrebeňového hrebeňa optického frekvencie, že hrebeňové čiary sú vo frekvencii v podstate rovnomerné, čo môže uvoľniť požiadavky na pásma ochrany medzi kanálami a vyhnúť sa riadeniu frekvencie požadovanej pre jednotlivé riadky v tradičných schémach pomocou laserových polí DFB.

Malo by sa poznamenať, že tieto výhody sa vzťahujú nielen na multiplexovanie vysielača vlnovej dĺžky, ale aj na jeho prijímač, kde je možné nahradiť diskrétny lokálny oscilátor (LO) pole jediným hrebeňovým generátorom. Použitie generátorov hrebeňa LO môže ďalej uľahčiť spracovanie digitálneho signálu v multiplexovacích kanáloch divízie vlnových dĺžok, čím sa zníži zložitosť prijímača a zlepšuje toleranciu fázového hluku.

Okrem toho, použitie signálov LO Comb s fázovou funkciou pre paralelný koherentný príjem môže dokonca rekonštruovať priebeh časovej vlny celého multiplexného signálu delenia vlnových dĺžok, čím kompenzuje poškodenie spôsobenú optickou nelinearitou prenosového vlákna. Okrem koncepčných výhod založených na prenose hrebeňového signálu sú menšie veľkosti a ekonomicky efektívna rozsiahla výroba tiež kľúčovými faktormi pre budúce multiplexingové vysielače divízie vlnových dĺžok.

Z tohto dôvodu sú medzi rôznymi koncepciami generátora hrebeňového signálu obzvlášť pozoruhodné. V kombinácii s vysoko škálovateľnými fotonickými integrovanými obvodmi pre moduláciu dátového signálu, multiplexovanie, smerovanie a príjem sa tieto zariadenia môžu stať kľúčovými k kompaktnému a efektívnemu multiplexným transceiverom delenia vlnovej dĺžky, ktoré sa môžu vyrábať vo veľkých množstvách pri nízkych nákladoch s prenosovou kapacitou desiatok TBIT/S na vlákno.

Na výstupe vysielacieho konca sa každý kanál rekombinuje prostredníctvom multiplexora (MUX) a multiplexovací signál vlnovej dĺžky sa prenáša cez vlákno s jedným režimom. Na prijímacom konci používa multiplexingový prijímač vlnových dĺžok (WDM RX) lokálny oscilátor LO druhého FCG na detekciu interferencie s viacerými vlnovými dĺžkami. Kanál multiplexovacieho signálu divízie vstupnej vlnovej dĺžky je oddelený demultiplexorom a potom odoslaný do koherentného prijímača (COH. RX). Medzi nimi sa ako fázová referencia pre každý koherentný prijímač používa demultiplexná frekvencia lokálneho oscilátora LO. Výkon tohto multiplexného prepojenia na vlnových dĺžkach samozrejme závisí vo veľkej miere od základného generátora signálu hrebeňov, najmä šírky svetla a optického výkonu každej čiary COM.

Technológia optickej frekvenčnej frekvencie je samozrejme stále vo fáze vývoja a jej aplikačné scenáre a veľkosť trhu sú relatívne malé. Ak dokáže prekonať technologické prekážky, znížiť náklady a zlepšiť spoľahlivosť, môže dosiahnuť aplikácie na úrovni stupnice pri optickom prenose.