Знаем, че от 90-те години на миналия век WDM технологията за мултиплексиране по дължина на вълната се използва за оптични връзки на дълги разстояния, обхващащи стотици или дори хиляди километри. За повечето страни и региони оптичната инфраструктура е най-скъпият им актив, докато цената на трансивър компонентите е относително ниска.
Въпреки това, с експлозивния растеж на скоростите на мрежово предаване на данни като 5G, WDM технологията става все по-важна при връзки на къси разстояния и обемът на разгръщане на къси връзки е много по-голям, което прави цената и размера на компонентите на трансивъра по-чувствителни.
Понастоящем тези мрежи все още разчитат на хиляди едномодови оптични влакна за паралелно предаване през канали за мултиплексиране с пространствено разделяне и скоростта на данни на всеки канал е сравнително ниска, най-много само няколкостотин Gbit/s (800G). T-ниво може да има ограничени приложения.
Но в обозримо бъдеще концепцията за обикновеното пространствено паралелизиране скоро ще достигне своята граница на мащабируемост и трябва да бъде допълнена от паралелизиране на спектъра на потоци от данни във всяко влакно, за да се поддържат допълнителни подобрения в скоростите на данни. Това може да отвори изцяло ново пространство за приложения за технология за мултиплексиране с разделяне на дължината на вълната, където максималната мащабируемост на броя на каналите и скоростта на данни е от решаващо значение.
В този случай генераторът на честотен гребен (FCG), като компактен и фиксиран източник на светлина с много дължини на вълната, може да осигури голям брой добре дефинирани оптични носители, като по този начин играе решаваща роля. В допълнение, особено важно предимство на оптичния честотен гребен е, че линиите на гребена са по същество еднакво отдалечени по честота, което може да облекчи изискванията за защитните ленти между каналите и да избегне контрола на честотата, необходим за единични линии в традиционните схеми, използващи DFB лазерни решетки.
Трябва да се отбележи, че тези предимства не са приложими само за предавателя на мултиплексиране с разделяне на дължината на вълната, но също и за неговия приемник, където масивът на дискретния локален осцилатор (LO) може да бъде заменен от един генератор на гребен. Използването на LO гребенови генератори може допълнително да улесни цифровата обработка на сигнала в каналите за мултиплексиране с разделяне на дължината на вълната, като по този начин намалява сложността на приемника и подобрява толерантността към фазов шум.
В допълнение, използването на LO гребенови сигнали с фазово заключена функция за паралелно кохерентно приемане може дори да реконструира формата на вълната във времевия домейн на целия мултиплексиран сигнал с разделяне на дължината на вълната, като по този начин компенсира щетите, причинени от оптичната нелинейност на предавателното влакно. В допълнение към концептуалните предимства, базирани на предаване на гребен на сигнал, по-малкият размер и икономически ефективното широкомащабно производство също са ключови фактори за бъдещите приемо-предаватели с мултиплексиране по дължина на вълната.
Следователно, сред различните концепции за генериране на гребенови сигнали, устройствата на ниво чип са особено забележителни. Когато се комбинират с високо мащабируеми фотонни интегрални схеми за модулиране, мултиплексиране, маршрутизиране и приемане на сигнали за данни, такива устройства могат да се превърнат в ключ към компактни и ефективни трансивъри за мултиплексиране с разделяне на дължината на вълната, които могат да бъдат произведени в големи количества на ниска цена, с капацитет на предаване от десетки Tbit/s на влакно.
На изхода на изпращащия край всеки канал се рекомбинира чрез мултиплексор (MUX) и сигналът за мултиплексиране с разделяне на дължината на вълната се предава през едномодово влакно. В приемащия край приемникът с мултиплексиране по дължина на вълната (WDM Rx) използва LO локалния осцилатор на втория FCG за откриване на смущения при много дължини на вълната. Каналът на входния мултиплексиран сигнал с разделяне на дължината на вълната се разделя от демултиплексор и след това се изпраща към кохерентна приемна решетка (Coh. Rx). Сред тях честотата на демултиплексиране на локалния осцилатор LO се използва като фазова еталонна за всеки кохерентен приемник. Ефективността на тази мултиплексна връзка с разделяне на дължината на вълната очевидно зависи до голяма степен от основния генератор на сигнал на гребен, особено от ширината на светлината и оптичната мощност на всяка линия на гребен.
Разбира се, технологията за оптичен честотен гребен е все още в етап на разработка и нейните сценарии за приложение и пазарен размер са относително малки. Ако успее да преодолее технологичните затруднения, да намали разходите и да подобри надеждността, може да постигне мащабни приложения в оптичното предаване.
Време на публикуване: 19 декември 2024 г