Víme, že od 90. let 20. století se technologie vlnového multiplexování WDM používá pro dálková optická spojení táhnoucí se stovky nebo dokonce tisíce kilometrů. Pro většinu zemí a regionů je optická infrastruktura jejich nejdražším aktivem, zatímco náklady na komponenty transceiveru jsou relativně nízké.
S explozivním růstem rychlostí přenosu dat v sítích, jako je 5G, se však technologie WDM stává stále důležitější u krátkých spojů a objem nasazení krátkých spojů je mnohem větší, což zvyšuje citlivost na náklady a velikost komponent transceiveru.
V současné době se tyto sítě stále spoléhají na tisíce jednomódových optických vláken pro paralelní přenos přes kanály s prostorovým multiplexováním a datová rychlost každého kanálu je relativně nízká, maximálně jen několik stovek Gbit/s (800 Gb/s). T-level může mít omezené využití.
Ale v dohledné budoucnosti koncept běžné prostorové paralelizace brzy dosáhne svého limitu škálovatelnosti a bude muset být doplněn spektrální paralelizací datových toků v každém vlákně, aby se udrželo další zlepšení datových rychlostí. To by mohlo otevřít zcela nový aplikační prostor pro technologii vlnového multiplexování, kde je klíčová maximální škálovatelnost počtu kanálů a datové rychlosti.
V tomto případě může generátor frekvenčního hřebene (FCG) jako kompaktní a fixní vícevlnový zdroj světla poskytovat velké množství dobře definovaných optických nosičů, a hraje tak klíčovou roli. Obzvláště důležitou výhodou optického frekvenčního hřebene je, že hřebenové čáry jsou v podstatě frekvenčně stejně vzdálené, což může zmírnit požadavky na ochranná pásma mezi kanály a vyhnout se frekvenčnímu řízení potřebnému pro jednotlivé čáry v tradičních schématech používajících laserová pole DFB.
Je třeba poznamenat, že tyto výhody se netýkají pouze vysílače s vlnovým multiplexováním, ale i jeho přijímače, kde lze pole diskrétních lokálních oscilátorů (LO) nahradit jedním hřebenovým generátorem. Použití hřebenových generátorů LO může dále usnadnit digitální zpracování signálu v kanálech vlnového multiplexování, čímž se snižuje složitost přijímače a zlepšuje se tolerance fázového šumu.
Kromě toho lze pomocí hřebenových signálů LO s fázově synchronizovanou funkcí pro paralelní koherentní příjem dokonce rekonstruovat časový průběh celého signálu vlnového multiplexu, čímž se kompenzuje poškození způsobené optickou nelinearitou přenosového vlákna. Kromě koncepčních výhod založených na přenosu hřebenového signálu jsou klíčovými faktory pro budoucí transceivery s vlnovým multiplexem také menší velikost a ekonomicky efektivní velkovýroba.
Proto si mezi různými koncepty hřebenových generátorů signálu zaslouží zvláštní pozornost čipová zařízení. V kombinaci s vysoce škálovatelnými fotonickými integrovanými obvody pro modulaci, multiplexování, směrování a příjem datových signálů se tato zařízení mohou stát klíčem ke kompaktním a efektivním transceiverům s vlnovým multiplexováním, které lze vyrábět ve velkém množství za nízkou cenu a s přenosovou kapacitou desítek Tbit/s na vlákno.
Na výstupu vysílacího konce je každý kanál rekombinován pomocí multiplexoru (MUX) a signál vlnového multiplexu je přenášen přes jednomódové vlákno. Na přijímacím konci využívá přijímač vlnového multiplexu (WDM Rx) lokální oscilátor LO druhého FCG pro detekci vícevlnné interference. Kanál vstupního signálu vlnového multiplexu je oddělen demultiplexorem a poté odeslán do koherentního přijímacího pole (Coh. Rx). Demultiplexní frekvence lokálního oscilátoru LO se používá jako fázová reference pro každý koherentní přijímač. Výkon tohoto spoje vlnového multiplexu samozřejmě do značné míry závisí na základním generátoru hřebenového signálu, zejména na šířce světla a optickém výkonu každého hřebenového řádku.
Technologie optického frekvenčního hřebenu je samozřejmě stále ve fázi vývoje a její aplikační scénáře a velikost trhu jsou relativně malé. Pokud se jí podaří překonat technologická úzká hrdla, snížit náklady a zlepšit spolehlivost, mohla by dosáhnout aplikací v optickém přenosu na úrovni velkého množství.
Čas zveřejnění: 19. prosince 2024