Както знаем, от 90-те години на миналия век насам, 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 актив, докато цената на компонентите на приемо-предавателите е сравнително ниска.
Въпреки това, с нарастването на скоростта на пренос на данни в мрежи като 5G, WDM технологията става все по-важна и в връзките на къси разстояния, които се разполагат в много по-големи обеми и следователно са по-чувствителни към цената и размера на приемо-предавателните модули.
В момента тези мрежи все още разчитат на хиляди едномодови оптични влакна, предавани паралелно през канали за пространствено разделяне на мултиплексиране, с относително ниски скорости на предаване 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 приложение на WDM технологията, в което максималната мащабируемост по отношение на броя канали и скоростта на данни е от решаващо значение.
В този контекст,генератор на оптични честотни гребени (FCG)играе ключова роля като компактен, фиксиран, многовълнов източник на светлина, който може да осигури голям брой добре дефинирани оптични носители. Освен това, особено важно предимство на оптичните честотни гребени е, че линиите на гребена са по същество еднакво отдалечени по честота, като по този начин се облекчава изискването за междуканални защитни ленти и се избягва честотният контрол, който би бил необходим за една линия в конвенционална схема, използваща масив от DFB лазери.
Важно е да се отбележи, че тези предимства се отнасят не само за WDM предавателите, но и за техните приемници, където дискретните локални осцилаторни (LO) решетки могат да бъдат заменени от един гребенов генератор. Използването на LO гребенови генератори допълнително улеснява цифровата обработка на сигнала за WDM канали, като по този начин намалява сложността на приемника и увеличава толерантността към фазов шум.
Освен това, използването на гребенови сигнали с фазово заключване за паралелно кохерентно приемане дори позволява реконструкцията на формата на вълната във времевата област на целия WDM сигнал, като по този начин компенсира влошенията, причинени от оптични нелинейности в предавателното влакно. В допълнение към тези концептуални предимства на предаването на сигнали на базата на гребен, по-малкият размер и рентабилното масово производство също са ключови за бъдещите WDM приемо-предаватели.
Следователно, сред различните концепции за генератори на гребенови сигнали, устройствата с чипов мащаб са от особен интерес. Когато се комбинират с високо мащабируеми фотонни интегрални схеми за модулация, мултиплексиране, маршрутизиране и приемане на информационни сигнали, такива устройства могат да бъдат ключът към компактни, високоефективни WDM приемо-предаватели, които могат да бъдат произведени в големи количества на ниска цена, с капацитет на предаване до десетки Tbit/s на влакно.
Следната фигура изобразява схема на WDM предавател, използващ оптичен честотен гребен FCG като източник на светлина с множество дължини на вълната. Сигналът от гребена FCG първо се разделя в демултиплексор (DEMUX) и след това постъпва в електрооптичен модулатор EOM. През него сигналът се подлага на усъвършенствана QAM квадратурна амплитудна модулация за оптимална спектрална ефективност (SE).
На 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 локалния осцилатор LO на втория FCG за кохерентно детектиране на многовълнови дължини. 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 фазова отправна точка за всеки кохерентен приемник. Производителността 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 гребенова линия.
Разбира се, технологията за оптичен честотен гребен все още е в етап на развитие, а нейните сценарии на приложение и пазарен размер са сравнително малки. Ако тя може да преодолее техническите пречки, да намали разходите и да подобри надеждността, тогава ще бъде възможно да се постигнат мащабни приложения в оптичното предаване.
Време на публикуване: 21 ноември 2024 г.