Som vi vet, har WDM WDM-teknologi blitt brukt til langdistanse fiberoptiske forbindelser på hundrevis eller til og med tusenvis av kilometer siden 1990-tallet. For de fleste regioner i landet er fiberinfrastrukturen den dyreste ressursen, mens kostnaden for transceiverkomponenter er relativt lav.
Med den økende datahastigheten i nettverk som 5G blir imidlertid WDM-teknologi stadig viktigere også i kortdistanseforbindelser, som distribueres i mye større volumer og derfor er mer følsomme for kostnaden og størrelsen på transceiver-enheter.
For tiden er disse nettverkene fortsatt avhengige av tusenvis av optiske fibre i én modus som overføres parallelt gjennom kanaler med romdelingsmultipleksing, med relativt lave datahastigheter på maksimalt noen få hundre Gbit/s (800 G) per kanal, med et lite antall mulige bruksområder i T-klassen.
I overskuelig fremtid vil imidlertid konseptet med felles romlig parallellisering snart nå grensene for sin skalerbarhet, og må suppleres med spektral parallellisering av datastrømmene i hver fiber for å opprettholde ytterligere økning i datahastigheter. Dette kan åpne opp et helt nytt bruksområde for WDM-teknologi, der maksimal skalerbarhet når det gjelder antall kanaler og datahastighet er avgjørende.
I denne sammenhengen,den optiske frekvenskamgeneratoren (FCG)spiller en nøkkelrolle som en kompakt, fast lyskilde med flere bølgelengder som kan gi et stort antall veldefinerte optiske bærere. I tillegg er en spesielt viktig fordel med optiske frekvenskammer at kamlinjene er iboende like langt fra hverandre i frekvens, og dermed letter kravet om beskyttelsesbånd mellom kanaler og unngår frekvenskontrollen som ville være nødvendig for en enkelt linje i et konvensjonelt skjema som bruker en rekke DFB-lasere.
Det er viktig å merke seg at disse fordelene ikke bare gjelder WDM-sendere, men også mottakerne deres, hvor diskrete lokale oscillatormatriser (LO) kan erstattes av en enkelt kamgenerator. Bruken av LO-kamgeneratorer forenkler ytterligere digital signalbehandling for WDM-kanaler, og reduserer dermed mottakerkompleksiteten og øker fasestøytoleransen.
I tillegg gjør bruken av LO-kamsignaler med faselåsing for parallell koherent mottak det til og med mulig å rekonstruere tidsdomenebølgeformen 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 til fremtidige WDM-transceivere.
Derfor er chip-skala-enheter av spesiell interesse blant de ulike kamsignalgeneratorkonseptene. Når de kombineres med svært skalerbare fotoniske integrerte kretser for datasignalmodulering, multipleksing, ruting og mottak, kan slike enheter være nøkkelen til kompakte, svært effektive WDM-transceivere som kan produseres i store mengder til lav kostnad, med overføringskapasiteter på opptil titalls Tbit/s per fiber.
Figuren nedenfor viser en skjematisk fremstilling av en WDM-sender som bruker en optisk frekvenskam FCG som en lyskilde med flere bølgelengder. FCG-kamsignalet separeres først i en demultiplekser (DEMUX) og går deretter inn i en elektrooptisk EOM-modulator. Gjennom dette utsettes signalet for avansert QAM-kvadraturamplitudemodulasjon for optimal spektral effektivitet (SE).
Ved senderutgangen rekombineres kanalene i en multiplekser (MUX), og WDM-signalene overføres over single-mode fiber. Ved mottakerenden bruker bølgelengdemultipleksingsmottakeren (WDM Rx) den lokale LO-oscillatoren til den andre FCG-en for koherent deteksjon av flere bølgelengder. Kanalene til de inngående WDM-signalene er separert av en demultiplekser og matet til den koherente mottakermatrisen (Coh. Rx), hvor demultipleksingsfrekvensen til den lokale oscillatoren LO brukes som en fasereferanse for hver koherente mottaker. Ytelsen til slike WDM-lenker avhenger åpenbart i stor grad av den underliggende kamsignalgeneratoren, spesielt den optiske linjebredden og den optiske effekten per kamlinje.
Optisk frekvenskamteknologi er selvsagt fortsatt i utviklingsfasen, og bruksscenariene og markedsstørrelsen er relativt liten. Hvis den kan overvinne tekniske flaskehalser, redusere kostnader og forbedre påliteligheten, vil det være mulig å oppnå skalerbare applikasjoner innen optisk overføring.
Publisert: 21. november 2024