Jak víme, technologie WDM (Wide-A-Director) se od 90. let 20. století používá pro dálková optická spojení o délce stovek nebo dokonce tisíců kilometrů. Pro většinu regionů země je optická infrastruktura nejdražším aktivem, zatímco náklady na komponenty transceiveru jsou relativně nízké.
S explozivním nárůstem datových rychlostí v sítích, jako je 5G, se však technologie WDM stává stále důležitější i v krátkých spojích, které jsou nasazovány v mnohem větších objemech, a proto jsou citlivější na cenu a velikost sestav transceiverů.
V současné době se tyto sítě stále spoléhají na tisíce jednomódových optických vláken přenášených paralelně kanály prostorového multiplexování s relativně nízkými datovými rychlostmi, maximálně několik stovek Gbit/s (800 Gb/s) na kanál, s malým počtem možných aplikací v třídě T.
V dohledné budoucnosti však koncept společné prostorové paralelizace brzy dosáhne hranic své škálovatelnosti a bude muset být doplněn spektrální paralelizací datových toků v každém vlákně, aby se udrželo další zvyšování datových rychlostí. To může otevřít zcela nový aplikační prostor pro technologii WDM, kde je maximální škálovatelnost z hlediska počtu kanálů a datové rychlosti klíčová.
V této souvislosti,generátor optického frekvenčního hřebene (FCG)hraje klíčovou roli jako kompaktní, pevný zdroj světla s více vlnovými délkami, který dokáže poskytnout velké množství dobře definovaných optických nosičů. Obzvláště důležitou výhodou optických frekvenčních hřebenů je, že hřebenové čáry jsou vnitřně stejně frekvenčně vzdálené, čímž se snižuje požadavek na ochranná pásma mezi kanály a eliminuje se řízení frekvence, které by bylo nutné pro jednu čáru v konvenčním schématu s použitím pole DFB laserů.
Je důležité poznamenat, že tyto výhody se nevztahují pouze na vysílače WDM, ale i na jejich přijímače, kde lze pole diskrétních lokálních oscilátorů (LO) nahradit jedním hřebenovým generátorem. Použití hřebenových generátorů LO dále usnadňuje digitální zpracování signálu pro kanály WDM, čímž se snižuje složitost přijímače a zvyšuje se tolerance fázového šumu.
Kromě toho použití hřebenových signálů LO s fázovým blokováním pro paralelní koherentní příjem umožňuje dokonce rekonstruovat časový průběh celého WDM signálu, a tím kompenzovat poruchy způsobené optickými nelinearitami v přenosovém vlákně. Kromě těchto koncepčních výhod přenosu signálu založeného na hřebenu jsou pro budoucí WDM transceivery klíčové také menší rozměry a cenově výhodná hromadná výroba.
Proto jsou mezi různými koncepty hřebenových generátorů signálu obzvláště zajímavá zařízení v čipovém měřítku. V kombinaci s vysoce škálovatelnými fotonickými integrovanými obvody pro modulaci, multiplexování, směrování a příjem datových signálů mohou být taková zařízení klíčem ke kompaktním, vysoce účinným WDM transceiverům, které lze vyrábět ve velkém množství za nízkou cenu a s přenosovou kapacitou až desítek Tbit/s na vlákno.
Následující obrázek znázorňuje schéma vysílače WDM využívajícího optický frekvenční hřeben FCG jako světelný zdroj s více vlnovými délkami. Signál hřebene FCG je nejprve oddělen v demultiplexeru (DEMUX) a poté vstupuje do elektrooptického modulátoru EOM. Pro optimální spektrální účinnost (SE) je signál podroben pokročilé kvadraturní amplitudové modulaci QAM.
Na výstupu z vysílače jsou kanály rekombinovány v multiplexoru (MUX) a signály WDM jsou přenášeny přes jednomódové vlákno. Na přijímacím konci využívá přijímač s vlnovým multiplexováním (WDM Rx) lokální oscilátor LO druhého FCG pro koherentní detekci s více vlnovými délkami. Kanály vstupních signálů WDM jsou odděleny demultiplexorem a přivedeny do koherentního přijímacího pole (Coh. Rx), kde se demultiplexní frekvence lokálního oscilátoru LO používá jako fázová reference pro každý koherentní přijímač. Výkon takových WDM spojů samozřejmě do značné míry závisí na podkladovém generátoru hřebenového signálu, zejména na šířce optického vedení a optickém výkonu na hřebenové vedení.
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 technické překážky, snížit náklady a zlepšit spolehlivost, pak bude možné dosáhnout aplikací v optickém přenosu na úrovni velkého rozsahu.
Čas zveřejnění: 21. listopadu 2024