Όπως γνωρίζουμε, από τη δεκαετία του 1990, η τεχνολογία WDM χρησιμοποιείται για συνδέσεις οπτικών ινών μεγάλων αποστάσεων εκατοντάδων ή και χιλιάδων χιλιομέτρων. Για τις περισσότερες περιοχές της χώρας, η υποδομή οπτικών ινών είναι το πιο ακριβό περιουσιακό στοιχείο, ενώ το κόστος των εξαρτημάτων του πομποδέκτη είναι σχετικά χαμηλό.
Ωστόσο, με την έκρηξη των ρυθμών δεδομένων σε δίκτυα όπως το 5G, η τεχνολογία WDM αποκτά ολοένα και μεγαλύτερη σημασία και στις συνδέσεις μικρών αποστάσεων, οι οποίες αναπτύσσονται σε πολύ μεγαλύτερους όγκους και επομένως είναι πιο ευαίσθητες στο κόστος και το μέγεθος των συγκροτημάτων πομποδεκτών.
Προς το παρόν, αυτά τα δίκτυα εξακολουθούν να βασίζονται σε χιλιάδες μονοτροπικές οπτικές ίνες που μεταδίδονται παράλληλα μέσω καναλιών πολυπλεξίας διαστημικής διαίρεσης, με σχετικά χαμηλούς ρυθμούς δεδομένων το πολύ μερικών εκατοντάδων Gbit/s (800G) ανά κανάλι, με μικρό αριθμό πιθανών εφαρμογών στην κατηγορία T.
Ωστόσο, στο άμεσο μέλλον, η έννοια της κοινής χωρικής παραλληλοποίησης σύντομα θα φτάσει στα όρια της επεκτασιμότητάς της και θα πρέπει να συμπληρωθεί από φασματική παραλληλοποίηση των ροών δεδομένων σε κάθε οπτική ίνα, προκειμένου να διατηρηθούν περαιτέρω αυξήσεις στους ρυθμούς δεδομένων. Αυτό μπορεί να ανοίξει έναν εντελώς νέο χώρο εφαρμογών για την τεχνολογία WDM, στον οποίο η μέγιστη επεκτασιμότητα όσον αφορά τον αριθμό των καναλιών και τον ρυθμό δεδομένων είναι κρίσιμη.
Σε αυτό το πλαίσιο,η οπτική γεννήτρια χτένας συχνότητας (FCG)παίζει βασικό ρόλο ως μια συμπαγής, σταθερή, πηγή φωτός πολλαπλών μηκών κύματος που μπορεί να παρέχει έναν μεγάλο αριθμό σαφώς καθορισμένων οπτικών φορέων. Επιπλέον, ένα ιδιαίτερα σημαντικό πλεονέκτημα των οπτικών χτένων συχνότητας είναι ότι οι γραμμές χτένας είναι εγγενώς ισαπέχουσες σε συχνότητα, χαλαρώνοντας έτσι την απαίτηση για ζώνες προστασίας μεταξύ καναλιών και αποφεύγοντας τον έλεγχο συχνότητας που θα απαιτούνταν για μία μόνο γραμμή σε ένα συμβατικό σχήμα που χρησιμοποιεί μια συστοιχία λέιζερ DFB.
Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι αυτά τα πλεονεκτήματα ισχύουν όχι μόνο για τους πομπούς WDM αλλά και για τους δέκτες τους, όπου οι διακριτές συστοιχίες τοπικών ταλαντωτών (LO) μπορούν να αντικατασταθούν από μια ενιαία γεννήτρια χτένας. Η χρήση γεννητριών χτένας LO διευκολύνει περαιτέρω την επεξεργασία ψηφιακού σήματος για κανάλια WDM, μειώνοντας έτσι την πολυπλοκότητα του δέκτη και αυξάνοντας την ανοχή στον θόρυβο φάσης.
Επιπλέον, η χρήση σημάτων LO comb με κλείδωμα φάσης για παράλληλη συνεκτική λήψη καθιστά ακόμη και δυνατή την ανακατασκευή της κυματομορφής στο χρονικό πεδίο ολόκληρου του σήματος WDM, αντισταθμίζοντας έτσι τις βλάβες που προκαλούνται από οπτικές μη γραμμικότητες στην ίνα μετάδοσης. Εκτός από αυτά τα εννοιολογικά πλεονεκτήματα της μετάδοσης σήματος με βάση το comb, το μικρότερο μέγεθος και η οικονομικά αποδοτική μαζική παραγωγή είναι επίσης καθοριστικής σημασίας για τους μελλοντικούς πομποδέκτες WDM.
Συνεπώς, μεταξύ των διαφόρων εννοιών γεννήτριας σήματος σε μορφή χτενιού, οι συσκευές σε κλίμακα τσιπ παρουσιάζουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον. Όταν συνδυάζονται με εξαιρετικά κλιμακούμενα φωτονικά ολοκληρωμένα κυκλώματα για διαμόρφωση, πολυπλεξία, δρομολόγηση και λήψη σήματος δεδομένων, τέτοιες συσκευές μπορεί να αποτελούν το κλειδί για συμπαγείς, υψηλής απόδοσης πομποδέκτες WDM που μπορούν να κατασκευαστούν σε μεγάλες ποσότητες με χαμηλό κόστος, με χωρητικότητες μετάδοσης έως και δεκάδες Tbit/s ανά ίνα.
Το ακόλουθο σχήμα απεικονίζει ένα σχηματικό ενός πομπού WDM που χρησιμοποιεί ένα οπτικό FCG χτένας συχνότητας ως πηγή φωτός πολλαπλών μηκών κύματος. Το σήμα FCG χτένας διαχωρίζεται πρώτα σε έναν αποπολυπλεκτή (DEMUX) και στη συνέχεια εισέρχεται σε έναν ηλεκτροοπτικό διαμορφωτή EOM. Μέσω αυτού, το σήμα υποβάλλεται σε προηγμένη διαμόρφωση πλάτους τετραγωνισμού QAM για βέλτιστη φασματική απόδοση (SE).
Στην έξοδο του πομπού, τα κανάλια ανασυνδυάζονται σε έναν πολυπλέκτη (MUX) και τα σήματα WDM μεταδίδονται μέσω μονοτροπικής οπτικής ίνας. Στο άκρο λήψης, ο δέκτης πολυπλεξίας διαίρεσης μήκους κύματος (WDM Rx) χρησιμοποιεί τον τοπικό ταλαντωτή LO του 2ου FCG για ανίχνευση συνεκτικών πολλαπλών μηκών κύματος. Τα κανάλια των σημάτων εισόδου WDM διαχωρίζονται από έναν αποπολυπλεκτή και τροφοδοτούνται στη διάταξη συνεκτικού δέκτη (Coh. Rx), όπου η συχνότητα αποπολυπλεξίας του τοπικού ταλαντωτή LO χρησιμοποιείται ως αναφορά φάσης για κάθε συνεκτικό δέκτη. Η απόδοση τέτοιων συνδέσμων WDM εξαρτάται προφανώς σε μεγάλο βαθμό από την υποκείμενη γεννήτρια σήματος χτένας, ιδίως από το πλάτος της οπτικής γραμμής και την οπτική ισχύ ανά γραμμή 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 τεχνικά σημεία συμφόρησης, να μειώσει το κόστος και να βελτιώσει την αξιοπιστία, τότε θα είναι δυνατή η επίτευξη εφαρμογών κλίμακας στην οπτική μετάδοση.
Ώρα δημοσίευσης: 21 Νοεμβρίου 2024