Както знаем, от 90-те години на миналия век технологията WDM WDM се използва за оптични връзки на дълги разстояния от стотици или дори хиляди километри. За повечето региони на страната оптичната инфраструктура е най-скъпият й актив, докато цената на трансивър компонентите е сравнително ниска.
Въпреки това, с експлозията на скоростите на данни в мрежи като 5G, WDM технологията става все по-важна и при връзките на къси разстояния, които се разполагат в много по-големи обеми и следователно са по-чувствителни към цената и размера на трансивърните модули.
Понастоящем тези мрежи все още разчитат на хиляди едномодови оптични влакна, предавани паралелно през канали за мултиплексиране с пространствено разделяне, с относително ниски скорости на данни от най-много няколкостотин Gbit/s (800G) на канал, с малък брой възможни приложения в Т-класа.
Въпреки това, в обозримо бъдеще, концепцията за обща пространствена паралелизация скоро ще достигне границите на своята мащабируемост и ще трябва да бъде допълнена от спектрална паралелизация на потоците от данни във всяко влакно, за да се поддържат по-нататъшни увеличения на скоростите на данни. Това може да отвори изцяло ново пространство за приложения за WDM технологията, в която максималната мащабируемост по отношение на броя на каналите и скоростта на данни е от решаващо значение.
В този контекст,оптичен честотен гребен генератор (FCG)играе ключова роля като компактен, фиксиран източник на светлина с много дължини на вълните, който може да осигури голям брой добре дефинирани оптични носители. В допълнение, особено важно предимство на оптичните честотни гребени е, че линиите на гребена са присъщо еднакво отдалечени по честота, като по този начин се облекчава изискването за междуканални защитни ленти и се избягва контролът на честотата, който би бил необходим за една линия в конвенционална схема, използваща набор от DFB лазери.
Важно е да се отбележи, че тези предимства се прилагат не само за WDM предаватели, но и за техните приемници, където дискретните локални осцилатори (LO) могат да бъдат заменени с един гребен генератор. Използването на LO гребенови генератори допълнително улеснява обработката на цифров сигнал за WDM канали, като по този начин намалява сложността на приемника и увеличава толерантността към фазов шум.
В допълнение, използването на LO гребенови сигнали с фазово заключване за паралелно кохерентно приемане дори прави възможно реконструирането на формата на вълната във времевия домейн на целия WDM сигнал, като по този начин компенсира уврежданията, причинени от оптични нелинейности в предавателното влакно. В допълнение към тези концептуални предимства на предаването на сигнала, базирано на гребен, по-малкият размер и рентабилното масово производство също са ключови за бъдещите WDM трансивъри.
Следователно, сред различните концепции за генериране на гребенови сигнали, устройствата с мащаб на чип са от особен интерес. Когато се комбинират с високо мащабируеми фотонни интегрални схеми за модулация на сигнала за данни, мултиплексиране, маршрутизиране и приемане, такива устройства могат да държат ключа към компактни, високоефективни WDM трансивъри, които могат да бъдат произведени в големи количества на ниска цена, с капацитет на предаване до десетки Tbit/s на влакно.
Следващата фигура изобразява схема на WDM предавател, използващ оптичен честотен гребен FCG като източник на светлина с много дължини на вълната. FCG гребенният сигнал първо се разделя в демултиплексор (DEMUX) и след това влиза в електрооптичен модулатор EOM. Чрез него сигналът се подлага на усъвършенствана QAM квадратурна амплитудна модулация за оптимална спектрална ефективност (SE).
При изхода на предавателя каналите се рекомбинират в мултиплексор (MUX) и WDM сигналите се предават по едномодово влакно. В приемащия край приемникът с мултиплексиране по дължина на вълната (WDM Rx) използва LO локалния осцилатор на 2-ри FCG за кохерентно откриване на много вълни. Каналите на входните WDM сигнали се разделят от демултиплексор и се подават към кохерентната приемна решетка (Coh. Rx). където честотата на демултиплексиране на локалния осцилатор LO се използва като еталонна фаза за всеки кохерентен приемник. Ефективността на такива WDM връзки очевидно зависи до голяма степен от основния генератор на гребенови сигнали, по-специално от ширината на оптичната линия и оптичната мощност на гребеновата линия.
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 може да преодолее технически затруднения, да намали разходите и да подобри надеждността, тогава ще бъде възможно да се постигнат приложения на ниво мащаб в оптичното предаване.
Време на публикуване: 21 ноември 2024 г