Víme, že od 90. let 20. století se technologie WDM vlnového multiplexování používá pro dálkové spoje z optických vláken, které přesahují stovky nebo dokonce tisíce kilometrů. Pro většinu zemí a regionů je infrastruktura optických vláken jejich nejdražším aktivem, zatímco náklady na komponenty transceiveru jsou relativně nízké.
S prudkým růstem rychlosti přenosu dat v síti, jako je 5G, se však technologie WDM stala stále důležitější u spojení na krátké vzdálenosti a objem nasazení krátkých spojení je mnohem větší, takže náklady a velikost komponent transceiveru jsou citlivější.
V současné době tyto sítě stále spoléhají na tisíce jednovidových optických vláken pro paralelní přenos prostřednictvím kanálů multiplexování s dělením prostoru a datová rychlost každého kanálu je relativně nízká, nanejvýš jen několik stovek Gbit/s (800G). T-level může mít omezené aplikace.
Ale v dohledné budoucnosti koncept běžné prostorové paralelizace brzy dosáhne svého limitu škálovatelnosti a musí být doplněn spektrální paralelizací datových toků v každém vláknu, aby se udržela další zlepšení v rychlosti přenosu dat. To může otevřít zcela nový aplikační prostor pro technologii vlnového multiplexování, kde je rozhodující maximální škálovatelnost počtu kanálů a datové rychlosti.
V tomto případě může frekvenční hřebenový generátor (FCG), jako kompaktní a pevný vícevlnový světelný zdroj, poskytovat velké množství dobře definovaných optických nosičů, čímž hraje klíčovou roli. Kromě toho je zvláště důležitou výhodou hřebenu s optickým kmitočtem to, že hřebenové čáry jsou v podstatě stejně vzdálené ve frekvenci, což může zmírnit požadavky na mezikanálová ochranná pásma a vyhnout se frekvenčnímu řízení požadovanému pro jednotlivé čáry v tradičních schématech využívajících laserová pole DFB.
Je třeba poznamenat, že tyto výhody se nevztahují pouze na vysílač s vlnovou délkou multiplexování, ale také na jeho přijímač, kde pole diskrétních lokálních oscilátorů (LO) může být nahrazeno jediným hřebenovým generátorem. Použití LO hřebenových generátorů může dále usnadnit digitální zpracování signálu v kanálech s dělením vlnové délky, čímž se sníží složitost přijímače a zlepší se tolerance fázového šumu.
Kromě toho použití LO hřebenových signálů s funkcí fázového závěsu pro paralelní koherentní příjem může dokonce rekonstruovat tvar vlny v časové doméně celého multiplexního signálu s dělením vlnové délky, čímž se kompenzuje poškození způsobené optickou nelinearitou přenosového vlákna. Kromě koncepčních výhod založených na přenosu hřebenového signálu jsou klíčovými faktory pro budoucí transceivery s multiplexováním s vlnovou délkou také menší rozměry a ekonomicky efektivní velkovýroba.
Mezi různými koncepcemi generátoru hřebenového signálu jsou proto zvláště pozoruhodná zařízení na úrovni čipu. V kombinaci s vysoce škálovatelnými fotonickými integrovanými obvody pro modulaci, multiplexování, směrování a příjem datových signálů se taková zařízení mohou stát klíčem ke kompaktním a účinným transceiverům s multiplexováním s dělením vlnové délky, které lze vyrábět ve velkém množství při nízkých nákladech s přenosovou kapacitou desítek Tbit/s na vlákno.
Na výstupu vysílacího konce je každý kanál rekombinován pomocí multiplexeru (MUX) a multiplexní signál s dělením vlnové délky je přenášen přes jednovidové vlákno. Na přijímacím konci používá přijímač multiplexování s dělením vlnové délky (WDM Rx) lokální oscilátor LO druhého FCG pro detekci interference s více vlnovými délkami. Kanál vstupního multiplexního signálu s dělením vlnové délky je oddělen demultiplexorem a poté odeslán do pole koherentních přijímačů (Coh. Rx). Mezi nimi se jako fázová reference pro každý koherentní přijímač používá demultiplexní frekvence lokálního oscilátoru LO. Výkon tohoto multiplexního spoje s dělením vlnové délky samozřejmě do značné míry závisí na základním generátoru hřebenového signálu, zejména na šířce světla a optické síle každého hřebenového řádku.
Technologie optického frekvenčního hřebenu je samozřejmě stále ve fázi vývoje a její aplikační scénáře a velikost trhu jsou relativně malé. Pokud dokáže překonat technologická úzká místa, snížit náklady a zlepšit spolehlivost, může dosáhnout aplikací na úrovni měřítka v oblasti optického přenosu.
Čas odeslání: 19. prosince 2024