Optisk frekvenskam og optisk overføring?

Som vi vet, siden 1990-tallet, har WDM WDM-teknologi blitt brukt til langdistanse fiberoptiske koblinger av hundrevis eller til og med tusenvis av kilometer. For de fleste regioner i landet er fiberinfrastrukturen dens dyreste eiendel, mens kostnadene for senderskapskomponenter er relativt lave.
Imidlertid, med eksplosjonen av datahastigheter i nettverk som 5G, blir WDM-teknologi stadig viktigere i kortdistanseforbindelser også, som også er distribuert i mye større volum og er derfor mer følsomme for kostnadene og størrelsen på mottakerforsamlinger.

Foreløpig er disse nettverkene fortsatt avhengige av tusenvis av optiske fibre med en modus som overføres parallelt gjennom kanaler av multipleksering av romdivisjon, med relativt lave datahastigheter på det meste noen hundre Gbit/s (800 g) per kanal, med et lite antall mulige applikasjoner i T-klassen.

Imidlertid, i overskuelig fremtid, vil begrepet vanlig romlig parallellisering snart nå grensene for dens skalerbarhet, og må kompletteres ved spektral parallellisering av datastrømmene i hver fiber for å opprettholde ytterligere økning i datahastigheter. Dette kan åpne for et helt nytt applikasjonsrom for WDM -teknologi, der maksimal skalerbarhet når det gjelder antall kanaler og datahastighet er avgjørende.

I denne sammenhengen,Den optiske frekvenskombegeneratoren (FCG)Spiller en nøkkelrolle som en kompakt, fast, flerbølgelengde lyskilde som kan gi et stort antall veldefinerte optiske bærere. I tillegg er en spesielt viktig fordel med optiske frekvenskam at kamlinjene er iboende like store i frekvens, og dermed slapper av kravet til mellomkanalsvernbånd og unngår frekvenskontrollen som vil være nødvendig for en enkelt linje i et konvensjonelt skjema ved bruk av en rekke DFB-lasere.

Det er viktig å merke seg at disse fordelene ikke bare gjelder WDM -sendere, men også for mottakerne, der diskrete lokale oscillator (LO) matriser kan erstattes av en enkelt kamgenerator. Bruken av LO -kamgeneratorer letter videre digital signalbehandling for WDM -kanaler, og reduserer dermed mottakerkompleksiteten og øker fasestøytoleransen.

I tillegg gjør bruken av LO-kamsignaler med faselåsing for parallell sammenhengende mottakelse det mulig å rekonstruere tidsdomenbølgeformen til hele WDM-signalet, og dermed kompensere for svekkelser forårsaket av optiske ikke-lineariteter i transmisjonsfiberen. I tillegg til disse konseptuelle fordelene med kambasert signaloverføring, er mindre størrelse og kostnadseffektiv masseproduksjon også nøkkelen for fremtidige WDM-sendere.
Derfor, blant de forskjellige COMM-signalgeneratorkonseptene, er chip-skala-enheter av spesiell interesse. Når det er kombinert med svært skalerbare fotoniske integrerte kretsløp for datasignalmodulasjon, multiplexing, ruting og mottak, kan slike enheter inneholde nøkkelen til kompakte, svært effektive WDM -transceivere som kan fremstilles i store mengder til lave kostnader, med overføringskapasitet på opptil titalls Tit/s per fiber.

Følgende figur skildrer en skjematisk av en WDM-sender ved bruk av en optisk frekvenskam FCG som en lyskilde med flere bølgelengder. FCG Comb-signalet blir først separert i en demultiplexer (demux) og legger deretter inn en EOM elektrooptisk modulator. Gjennom blir signalet utsatt for avansert QAM -kvadraturamplitude -modulasjon for optimal spektral effektivitet (SE).

Ved senderen Egress rekombineres kanalene i en multiplexer (MUX) og WDM -signalene overføres over enkeltmodusfiber. Ved mottakende ende bruker bølgelengdedivisjonsmultiplexing mottaker (WDM RX) den LO -lokale oscillatoren til den andre FCG for multiwavelength Coherent Detection. Kanalene til inngangs -WDM -signalene skilles med en demultiplexer og mates til den sammenhengende mottakerarrayen (COH. Rx). der demultipleksingsfrekvensen til den lokale oscillatoren LO brukes som en fasereferanse for hver sammenhengende mottaker. Ytelsen til slike WDM -koblinger avhenger åpenbart i stor grad av den underliggende kamsignalgeneratoren, spesielt den optiske linjebredden og den optiske kraften per kamlinje.

Selvfølgelig er optisk frekvensskam -teknologi fremdeles i utviklingsstadiet, og applikasjonsscenariene og markedsstørrelsen er relativt små. Hvis det kan overvinne tekniske flaskehalser, redusere kostnadene og forbedre påliteligheten, vil det være mulig å oppnå applikasjoner på skala-nivå i optisk overføring.