Γνωρίζουμε ότι από τη δεκαετία του 1990, η τεχνολογία πολυπλεξίας διαίρεσης μήκους κύματος WDM χρησιμοποιείται για συνδέσεις οπτικών ινών μεγάλων αποστάσεων που εκτείνονται σε εκατοντάδες ή και χιλιάδες χιλιόμετρα. Για τις περισσότερες χώρες και περιοχές, η υποδομή οπτικών ινών είναι το πιο ακριβό τους περιουσιακό στοιχείο, ενώ το κόστος των εξαρτημάτων του πομποδέκτη είναι σχετικά χαμηλό.
Ωστόσο, με την εκρηκτική αύξηση των ρυθμών μετάδοσης δεδομένων δικτύου, όπως το 5G, η τεχνολογία WDM έχει αποκτήσει ολοένα και μεγαλύτερη σημασία στις συνδέσεις μικρών αποστάσεων και ο όγκος ανάπτυξης των σύντομων συνδέσεων είναι πολύ μεγαλύτερος, καθιστώντας το κόστος και το μέγεθος των εξαρτημάτων του πομποδέκτη πιο ευαίσθητο.
Προς το παρόν, αυτά τα δίκτυα εξακολουθούν να βασίζονται σε χιλιάδες μονοτροπικές οπτικές ίνες για παράλληλη μετάδοση μέσω καναλιών πολυπλεξίας διαχωριζόμενου χώρου, και ο ρυθμός δεδομένων κάθε καναλιού είναι σχετικά χαμηλός, το πολύ μόνο μερικές εκατοντάδες Gbit/s (800G). Το επίπεδο T μπορεί να έχει περιορισμένες εφαρμογές.
Αλλά στο άμεσο μέλλον, η έννοια της συνήθους χωρικής παραλληλοποίησης θα φτάσει σύντομα στο όριο κλιμάκωσής της και πρέπει να συμπληρωθεί από την παραλληλοποίηση φάσματος των ροών δεδομένων σε κάθε οπτική ίνα για να διατηρηθούν περαιτέρω βελτιώσεις στους ρυθμούς δεδομένων. Αυτό μπορεί να ανοίξει έναν εντελώς νέο χώρο εφαρμογών για την τεχνολογία πολυπλεξίας διαίρεσης μήκους κύματος, όπου η μέγιστη κλιμάκωση του αριθμού καναλιού και του ρυθμού δεδομένων είναι κρίσιμη.
Σε αυτήν την περίπτωση, η γεννήτρια χτένας συχνότητας (FCG), ως μια συμπαγής και σταθερή πηγή φωτός πολλαπλών μηκών κύματος, μπορεί να παρέχει έναν μεγάλο αριθμό σαφώς καθορισμένων οπτικών φορέων, παίζοντας έτσι κρίσιμο ρόλο. Επιπλέον, ένα ιδιαίτερα σημαντικό πλεονέκτημα της χτένας οπτικής συχνότητας είναι ότι οι γραμμές χτένας είναι ουσιαστικά ισαπέχουσες σε συχνότητα, γεγονός που μπορεί να χαλαρώσει τις απαιτήσεις για ζώνες προστασίας μεταξύ καναλιών και να αποφύγει τον έλεγχο συχνότητας που απαιτείται για μεμονωμένες γραμμές σε παραδοσιακά σχήματα που χρησιμοποιούν συστοιχίες λέιζερ DFB.
Θα πρέπει να σημειωθεί ότι αυτά τα πλεονεκτήματα δεν ισχύουν μόνο για τον πομπό της πολυπλεξίας διαίρεσης μήκους κύματος, αλλά και για τον δέκτη του, όπου η διάταξη διακριτών τοπικών ταλαντωτών (LO) μπορεί να αντικατασταθεί από μια γεννήτρια μονού κτενιού. Η χρήση γεννητριών κτενιού LO μπορεί να διευκολύνει περαιτέρω την επεξεργασία ψηφιακού σήματος σε κανάλια πολυπλεξίας διαίρεσης μήκους κύματος, μειώνοντας έτσι την πολυπλοκότητα του δέκτη και βελτιώνοντας την ανοχή στον θόρυβο φάσης.
Επιπλέον, η χρήση σημάτων LO comb με λειτουργία κλειδώματος φάσης για παράλληλη συνεκτική λήψη μπορεί ακόμη και να ανακατασκευάσει την κυματομορφή χρονικού πεδίου ολόκληρου του σήματος πολυπλεξίας διαίρεσης μήκους κύματος, αντισταθμίζοντας έτσι τη ζημιά που προκαλείται από την οπτική μη γραμμικότητα της οπτικής ίνας μετάδοσης. Εκτός από τα εννοιολογικά πλεονεκτήματα που βασίζονται στη μετάδοση σήματος comb, το μικρότερο μέγεθος και η οικονομικά αποδοτική παραγωγή μεγάλης κλίμακας είναι επίσης βασικοί παράγοντες για τους μελλοντικούς πομποδέκτες πολυπλεξίας διαίρεσης μήκους κύματος.
Συνεπώς, μεταξύ των διαφόρων εννοιών γεννήτριας σήματος-χτένας, οι συσκευές σε επίπεδο τσιπ είναι ιδιαίτερα αξιοσημείωτες. Όταν συνδυάζονται με εξαιρετικά κλιμακούμενα φωτονικά ολοκληρωμένα κυκλώματα για διαμόρφωση, πολυπλεξία, δρομολόγηση και λήψη σήματος δεδομένων, τέτοιες συσκευές μπορούν να αποτελέσουν το κλειδί για συμπαγείς και αποδοτικούς πομποδέκτες πολυπλεξίας διαίρεσης μήκους κύματος που μπορούν να κατασκευαστούν σε μεγάλες ποσότητες με χαμηλό κόστος, με χωρητικότητα μετάδοσης δεκάδων Tbit/s ανά ίνα.
Στην έξοδο του άκρου αποστολής, κάθε κανάλι ανασυνδυάζεται μέσω ενός πολυπλέκτη (MUX) και το σήμα πολυπλεξίας διαίρεσης μήκους κύματος μεταδίδεται μέσω μονοτροπικής οπτικής ίνας. Στο άκρο λήψης, ο δέκτης πολυπλεξίας διαίρεσης μήκους κύματος (WDM Rx) χρησιμοποιεί τον τοπικό ταλαντωτή LO του δεύτερου FCG για ανίχνευση παρεμβολών πολλαπλών μηκών κύματος. Το κανάλι του σήματος πολυπλεξίας διαίρεσης μήκους κύματος εισόδου διαχωρίζεται από έναν αποπολυπλεκτή και στη συνέχεια αποστέλλεται σε μια συνεκτική διάταξη δέκτη (Coh. Rx). Μεταξύ αυτών, η συχνότητα αποπολυπλεξίας του τοπικού ταλαντωτή LO χρησιμοποιείται ως αναφορά φάσης για κάθε συνεκτικό δέκτη. Η απόδοση αυτής της σύνδεσης πολυπλεξίας διαίρεσης μήκους κύματος εξαρτάται προφανώς σε μεγάλο βαθμό από τη βασική γεννήτρια σήματος χτένας, ειδικά από το πλάτος του φωτός και την οπτική ισχύ κάθε γραμμής χτένας.
Φυσικά, η τεχνολογία οπτικής χτένας συχνότητας βρίσκεται ακόμη στο στάδιο της ανάπτυξης και τα σενάρια εφαρμογής της και το μέγεθος της αγοράς της είναι σχετικά μικρά. Εάν μπορέσει να ξεπεράσει τα τεχνολογικά σημεία συμφόρησης, να μειώσει το κόστος και να βελτιώσει την αξιοπιστία, μπορεί να επιτύχει εφαρμογές κλίμακας στην οπτική μετάδοση.
Ώρα δημοσίευσης: 19 Δεκεμβρίου 2024