Ako vieme, od 90. rokov 20. storočia sa technológia WDM (World Digital Device Device) používa pre diaľkové optické spojenia v dĺžke stoviek alebo dokonca tisícov kilometrov. Pre väčšinu regiónov krajiny je optická infraštruktúra najdrahším aktívom, zatiaľ čo náklady na komponenty transceivera sú relatívne nízke.
Avšak s prudkým nárastom dátových rýchlostí v sieťach, ako je 5G, sa technológia WDM stáva čoraz dôležitejšou aj v krátkych vzdialenostiach, ktoré sa nasadzujú v oveľa väčších objemoch, a preto sú citlivejšie na náklady a veľkosť zostáv vysielača a prijímača.
V súčasnosti sa tieto siete stále spoliehajú na tisíce jednomódových optických vlákien prenášaných paralelne cez kanály priestorového multiplexovania s relatívne nízkymi prenosovými rýchlosťami, maximálne niekoľko stoviek Gbit/s (800 G) na kanál, s malým počtom možných aplikácií v triede T.
V dohľadnej budúcnosti však koncept spoločnej priestorovej paralelizácie čoskoro dosiahne hranice svojej škálovateľnosti a bude musieť byť doplnený spektrálnou paralelizáciou dátových tokov v každom vlákne, aby sa udržalo ďalšie zvyšovanie prenosových rýchlostí. To môže otvoriť úplne nový aplikačný priestor pre technológiu WDM, v ktorej je maximálna škálovateľnosť z hľadiska počtu kanálov a prenosovej rýchlosti kľúčová.
V tejto súvislosti,generátor optického frekvenčného hrebeňa (FCG)zohráva kľúčovú úlohu ako kompaktný, pevný svetelný zdroj s viacerými vlnovými dĺžkami, ktorý dokáže poskytnúť veľký počet dobre definovaných optických nosičov. Okrem toho je obzvlášť dôležitou výhodou optických frekvenčných hrebeňov to, že hrebeňové čiary sú vnútorne rovnako vzdialené od frekvencie, čím sa znižuje požiadavka na ochranné pásma medzi kanálmi a eliminuje sa riadenie frekvencie, ktoré by bolo potrebné pre jednu linku v konvenčnej schéme s použitím poľa DFB laserov.
Je dôležité poznamenať, že tieto výhody sa nevzťahujú len na vysielače WDM, ale aj na ich prijímače, kde je možné diskrétne lokálne oscilačné polia (LO) nahradiť generátorom s jedným hrebeňom. Použitie hrebeňových generátorov LO ďalej uľahčuje digitálne spracovanie signálu pre kanály WDM, čím sa znižuje zložitosť prijímača a zvyšuje sa tolerancia fázového šumu.
Okrem toho, použitie hrebeňových signálov LO s fázovým blokovaním pre paralelný koherentný príjem dokonca umožňuje rekonštruovať priebeh časovej domény celého WDM signálu, čím sa kompenzujú poruchy spôsobené optickými nelinearitami v prenosovom vlákne. Okrem týchto koncepčných výhod prenosu signálu založeného na hrebeni sú pre budúce WDM transceivery kľúčové aj menšie rozmery a nákladovo efektívna hromadná výroba.
Preto sú medzi rôznymi konceptmi hrebeňových generátorov signálu obzvlášť zaujímavé zariadenia v čipovej veľkosti. V kombinácii s vysoko škálovateľnými fotonickými integrovanými obvodmi pre moduláciu dátových signálov, multiplexovanie, smerovanie a príjem môžu byť takéto zariadenia kľúčom ku kompaktným, vysoko účinným WDM transceiverom, ktoré je možné vyrábať vo veľkých množstvách za nízku cenu, s prenosovou kapacitou až desiatok Tbit/s na vlákno.
Nasledujúci obrázok znázorňuje schému vysielača WDM s použitím optického frekvenčného hrebeňa FCG ako viacvlnového svetelného zdroja. Signál hrebeňa FCG sa najprv oddelí v demultiplexore (DEMUX) a potom vstupuje do elektrooptického modulátora EOM. Prostredníctvom neho je signál podrobený pokročilej kvadratúrnej amplitúdovej modulácii QAM pre optimálnu spektrálnu účinnosť (SE).
Na výstupe z vysielača sa kanály rekombinujú v multiplexore (MUX) a signály WDM sa prenášajú cez jednomódové vlákno. Na prijímacom konci prijímač s vlnovým delením multiplexom (WDM Rx) využíva lokálny oscilátor LO druhého FCG na koherentnú detekciu s viacerými vlnovými dĺžkami. Kanály vstupných signálov WDM sú oddelené demultiplexorom a privádzané do koherentného prijímacieho poľa (Coh. Rx), kde sa demultiplexná frekvencia lokálneho oscilátora LO používa ako fázová referencia pre každý koherentný prijímač. Výkon takýchto WDM spojení samozrejme do veľkej miery závisí od podkladového generátora hrebeňového signálu, najmä od šírky optického vedenia a optického výkonu na hrebeňové vedenie.
Technológia optického frekvenčného hrebeňa je samozrejme stále vo vývojovej fáze a jej aplikačné scenáre a veľkosť trhu sú relatívne malé. Ak sa jej podarí prekonať technické úzke miesta, znížiť náklady a zlepšiť spoľahlivosť, bude možné dosiahnuť rozsiahle aplikácie v optickom prenose.
Čas uverejnenia: 21. novembra 2024