Jak víme, od 90. let 20. století se technologie WDM WDM používá pro dálkové spoje z optických vláken na stovky nebo dokonce tisíce kilometrů. Pro většinu regionů země je optická infrastruktura jejím nejdražším aktivem, zatímco náklady na komponenty transceiveru jsou relativně nízké.
S explozí datových rychlostí v sítích, jako je 5G, se však technologie WDM stává stále důležitější také v linkách na krátké vzdálenosti, které jsou nasazovány v mnohem větších objemech, a jsou proto citlivější na cenu a velikost sestav transceiverů.
V současné době se tyto sítě stále spoléhají na tisíce jednovidových optických vláken přenášených paralelně prostřednictvím kanálů prostorového multiplexování s relativně nízkými datovými rychlostmi, maximálně několik stovek Gbit/s (800G) na kanál, s malým počtem možných aplikace ve třídě T.
V dohledné budoucnosti však koncept společné prostorové paralelizace brzy dosáhne limitů své škálovatelnosti a bude muset být doplněn spektrální paralelizací datových toků v každém vláknu, aby se udrželo další zvyšování rychlosti přenosu dat. To může otevřít zcela nový aplikační prostor pro technologii WDM, ve které je zásadní maximální škálovatelnost, pokud jde o počet kanálů a datovou rychlost.
V této souvislosti,optický frekvenční hřebenový generátor (FCG)hraje klíčovou roli jako kompaktní, pevný, vícevlnový světelný zdroj, který může poskytnout velké množství dobře definovaných optických nosičů. Kromě toho je obzvláště důležitou výhodou optických frekvenčních hřebenů to, že hřebenové čáry jsou ve své podstatě ekvidistantní ve frekvenci, čímž se uvolňuje požadavek na mezikanálová ochranná pásma a vyhýbá se frekvenčnímu řízení, které by bylo vyžadováno pro jeden řádek v konvenčním schématu využívajícím řada DFB laserů.
Je důležité si uvědomit, že tyto výhody platí nejen pro WDM vysílače, ale také pro jejich přijímače, kde pole diskrétních lokálních oscilátorů (LO) lze nahradit jediným hřebenovým generátorem. Použití LO hřebenových generátorů dále usnadňuje digitální zpracování signálu pro kanály WDM, čímž snižuje složitost přijímače a zvyšuje toleranci fázového šumu.
Kromě toho použití hřebenových signálů LO s fázovým zámkem pro paralelní koherentní příjem dokonce umožňuje rekonstruovat tvar vlny v časové oblasti celého signálu WDM, a tím kompenzovat zhoršení způsobená optickými nelinearitami v přenosovém vláknu. Kromě těchto koncepčních výhod přenosu signálu na bázi hřebenu jsou pro budoucí WDM transceivery klíčové také menší rozměry a nákladově efektivní hromadná výroba.
Proto jsou mezi různými koncepcemi generátoru hřebenových signálů zvláště zajímavá zařízení s čipovou stupnicí. V kombinaci s vysoce škálovatelnými fotonickými integrovanými obvody pro modulaci, multiplexování, směrování a příjem datových signálů mohou taková zařízení obsahovat klíč ke kompaktním, vysoce účinným WDM transceiverům, které lze vyrábět ve velkém množství při nízkých nákladech, s přenosovými kapacitami až desítek. Tbit/s na vlákno.
Následující obrázek znázorňuje schéma vysílače WDM využívajícího optický frekvenční hřeben FCG jako zdroj světla s více vlnovými délkami. Hřebenový signál FCG je nejprve oddělen v demultiplexeru (DEMUX) a poté vstupuje do elektrooptického modulátoru EOM. Díky tomu je signál podroben pokročilé kvadraturní amplitudové modulaci QAM pro optimální spektrální účinnost (SE).
Na výstupu z vysílače jsou kanály rekombinovány v multiplexeru (MUX) a signály WDM jsou přenášeny přes jednovidové vlákno. Na přijímacím konci využívá přijímač multiplexního multiplexování s dělením vlnové délky (WDM Rx) lokální oscilátor LO 2. FCG pro koherentní detekci více vlnových délek. Kanály vstupních signálů WDM jsou odděleny demultiplexorem a přiváděny do pole koherentních přijímačů (Coh. Rx). kde demultiplexní frekvence lokálního oscilátoru LO je použita jako fázová reference pro každý koherentní přijímač. Výkon takových WDM spojů samozřejmě závisí do značné míry na základním generátoru hřebenového signálu, zejména na šířce optického řádku a optickém výkonu na hřebenový řádek.
Technologie optického frekvenčního hřebenu je samozřejmě stále ve fázi vývoje a její aplikační scénáře a velikost trhu jsou relativně malé. Pokud dokáže překonat technické překážky, snížit náklady a zlepšit spolehlivost, pak bude možné dosáhnout aplikací v optickém přenosu na úrovni měřítka.
Čas odeslání: 21. listopadu 2024