Vi vet at WDM-bølgelengdemultipleksingsteknologi har blitt brukt for langdistanse fiberoptiske forbindelser som strekker seg over hundrevis eller til og med tusenvis av kilometer siden 1990-tallet. For de fleste land og regioner er fiberoptisk infrastruktur den dyreste ressursen, mens kostnaden for transceiverkomponenter er relativt lav.
Med den eksplosive veksten i nettverksdataoverføringshastigheter som 5G, har imidlertid WDM-teknologi blitt stadig viktigere i kortdistanseforbindelser, og distribusjonsvolumet av korte forbindelser er mye større, noe som gjør kostnaden og størrelsen på transceiverkomponenter mer følsomme.
For tiden er disse nettverkene fortsatt avhengige av tusenvis av optiske fibre med én modus for parallell overføring gjennom romdelingsmultiplekseringskanaler, og datahastigheten for hver kanal er relativt lav, maksimalt bare noen få hundre Gbit/s (800G). T-nivå kan ha begrensede bruksområder.
Men i overskuelig fremtid vil konseptet med vanlig romlig parallellisering snart nå sin skalerbarhetsgrense, og må suppleres med spektrumparallellisering av datastrømmer i hver fiber for å opprettholde ytterligere forbedringer i datahastigheter. Dette kan åpne opp et helt nytt bruksområde for bølgelengdemultipleksingsteknologi, hvor maksimal skalerbarhet av kanalnummer og datahastighet er avgjørende.
I dette tilfellet kan frekvenskamgeneratoren (FCG), som en kompakt og fast lyskilde med flere bølgelengder, gi et stort antall veldefinerte optiske bærere, og dermed spille en avgjørende rolle. I tillegg er en spesielt viktig fordel med optisk frekvenskam at kamlinjene i hovedsak er like langt fra hverandre i frekvens, noe som kan lempe på kravene til beskyttelsesbånd mellom kanaler og unngå frekvenskontrollen som kreves for enkeltlinjer i tradisjonelle ordninger som bruker DFB-laserarrayer.
Det skal bemerkes at disse fordelene ikke bare gjelder senderen med bølgelengdemultipleksing, men også mottakeren, hvor den diskrete lokale oscillatoren (LO) kan erstattes av en enkelt kamgenerator. Bruken av LO-kamgeneratorer kan ytterligere forenkle digital signalbehandling i bølgelengdemultipleksingskanaler, og dermed redusere mottakerkompleksiteten og forbedre fasestøytoleransen.
I tillegg kan bruk av LO-kamsignaler med faselåst funksjon for parallell koherent mottakelse til og med rekonstruere tidsdomenebølgeformen til hele bølgelengdemultipleksingssignalet, og dermed kompensere for skaden forårsaket av den optiske ikke-lineariteten til transmisjonsfiberen. I tillegg til de konseptuelle fordelene basert på kamsignaloverføring, er mindre størrelse og økonomisk effektiv storskalaproduksjon også viktige faktorer for fremtidige bølgelengdemultipleksingstransceivere.
Derfor er chip-nivåenheter spesielt verdt å merke seg blant ulike kamsignalgeneratorkonsepter. Når slike enheter kombineres med svært skalerbare fotoniske integrerte kretser for datasignalmodulering, multipleksing, ruting og mottak, kan de bli nøkkelen til kompakte og effektive bølgelengdemultipleksingstransceivere som kan produseres i store mengder til lav kostnad, med en overføringskapasitet på titalls Tbit/s per fiber.
Ved utgangen av sendende ende rekombineres hver kanal gjennom en multiplekser (MUX), og bølgelengdemultiplekssignalet overføres gjennom single-mode fiber. Ved mottakerenden bruker bølgelengdemultipleksmottakeren (WDM Rx) LO-lokaloscillatoren til den andre FCG-en for å detektere interferens med flere bølgelengder. Kanalen til inngangsbølgelengdemultiplekssignalet er separert av en demultiplekser og deretter sendt til en koherent mottakermatrise (Coh. Rx). Blant disse brukes demultipleksfrekvensen til den lokale oscillatoren LO som fasereferanse for hver koherent mottaker. Ytelsen til denne bølgelengdemultiplekslenken avhenger åpenbart i stor grad av den grunnleggende kamsignalgeneratoren, spesielt lysets bredde og den optiske effekten til hver kamlinje.
Optisk frekvenskamteknologi er selvsagt fortsatt i utviklingsfasen, og bruksscenariene og markedsstørrelsen er relativt liten. Hvis den kan overvinne teknologiske flaskehalser, redusere kostnader og forbedre påliteligheten, kan den oppnå skalerbare anvendelser innen optisk overføring.
Publisert: 19. desember 2024