Знаем, че от 90-те години на миналия век технологията за мултиплексиране с разделяне на дължините на вълната WDM се използва за оптични връзки на дълги разстояния, обхващащи стотици или дори хиляди километри. За повечето страни и региони оптичната инфраструктура е най-скъпият актив, докато цената на компонентите на приемо-предавателите е сравнително ниска.
Въпреки това, с експлозивния растеж на скоростите на предаване на мрежови данни, като например 5G, WDM технологията става все по-важна при връзките на къси разстояния, а обемът на внедряване на къси връзки е много по-голям, което прави цената и размера на компонентите на приемо-предавателите по-чувствителни.
В момента тези мрежи все още разчитат на хиляди едномодови оптични влакна за паралелно предаване през канали за пространствено мултиплексиране, а скоростта на предаване на данни на всеки канал е сравнително ниска, най-много само няколкостотин Gbit/s (800G). T-нивото може да има ограничени приложения.
Но в обозримо бъдеще концепцията за обикновена пространствена паралелизация скоро ще достигне границата си на мащабируемост и трябва да бъде допълнена от спектрална паралелизация на потоците от данни във всяко влакно, за да се поддържат по-нататъшни подобрения в скоростите на предаване на данни. Това може да отвори изцяло ново пространство за приложение на технологията за мултиплексиране с разделяне на дължините на вълната, където максималната мащабируемост на броя на каналите и скоростта на предаване на данни е от решаващо значение.
В този случай, генераторът на честотен гребен (FCG), като компактен и фиксиран многовълнов източник на светлина, може да осигури голям брой добре дефинирани оптични носители, като по този начин играе решаваща роля. Освен това, особено важно предимство на оптичния честотен гребен е, че линиите на гребена са по същество на еднакво разстояние по честота, което може да облекчи изискванията за междуканални защитни ленти и да избегне честотния контрол, необходим за единични линии в традиционните схеми, използващи DFB лазерни решетки.
Трябва да се отбележи, че тези предимства са приложими не само за предавателя с мултиплексиране по дължина на вълната, но и за неговия приемник, където дискретната локална осцилаторна решетка (LO) може да бъде заменена от генератор с един гребен. Използването на гребенови генератори LO може допълнително да улесни цифровата обработка на сигнала в каналите с мултиплексиране по дължина на вълната, като по този начин намали сложността на приемника и подобри толерантността към фазов шум.
Освен това, използването на гребенови сигнали с фазово заключена функция за паралелно кохерентно приемане може дори да реконструира формата на вълната във времевата област на целия сигнал за мултиплексиране 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 предаването на гребенови сигнали, по-малкият размер и икономически ефективното мащабно производство също са ключови фактори за бъдещите приемо-предаватели с мултиплексиране с разделяне на дължината на вълната.
Следователно, сред различните концепции за генератори на гребенови сигнали, устройствата на чипово ниво са особено забележителни. Когато се комбинират с високо мащабируеми фотонни интегрални схеми за модулация, мултиплексиране, маршрутизиране и приемане на информационни сигнали, такива устройства могат да се превърнат в ключови за компактни и ефективни приемо-предаватели с мултиплексиране с разделяне на дължината на вълната, които могат да се произвеждат 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), а сигналът за мултиплексиране с разделяне на дължината на вълната се предава през едномодово оптично влакно. В приемащия край, приемникът с мултиплексиране с разделяне на дължината на вълната (WDM Rx) използва локалния осцилатор LO на втория FCG за откриване на многовълнова интерференция. Каналът на входния сигнал за мултиплексиране с разделяне на дължината на вълната се разделя чрез 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 референтна стойност за всеки кохерентен приемник. Производителността на тази връзка за мултиплексиране с разделяне на дължината на вълната очевидно зависи до голяма степен от основния генератор на гребенови сигнали, особено от ширината на светлината и оптичната мощност на всяка гребенова линия.
Разбира се, технологията за оптичен честотен гребен все още е в етап на разработка, а нейните сценарии на приложение и пазарен размер са сравнително малки. Ако тя може да преодолее технологичните пречки, да намали разходите и да подобри надеждността, може да постигне мащабни приложения в оптичното предаване.
Време на публикуване: 19 декември 2024 г.