Оптички фреквентен чешел и оптички пренос?

Знаеме дека од 1990-тите, технологијата за WDM мултиплексирање со бранова должина се користи за врски со оптички влакна на долги растојанија што се протегаат на стотици, па дури и илјадници километри. За повеќето земји и региони, инфраструктурата со оптички влакна е нивниот најскап имот, додека цената на компонентите на примопредавателот е релативно ниска.

Сепак, со експлозивниот раст на стапките на пренос на мрежни податоци, како што е 5G, WDM технологијата станува сè поважна во врските на кратки растојанија, а обемот на распоредување на кратки врски е многу поголем, што ги прави трошоците и големината на компонентите на примопредавателот почувствителни.

Во моментов, овие мрежи сè уште се потпираат на илјадници едномодни оптички влакна за паралелен пренос преку канали за мултиплексирање со просторна поделба, а брзината на пренос на податоци на секој канал е релативно ниска, најмногу само неколку стотици Gbit/s (800G). T-нивото може да има ограничени примени.

Но, во догледна иднина, концептот на обична просторна паралелизација наскоро ќе ја достигне својата граница на скалабилност и мора да биде дополнет со спектрална паралелизација на податочните потоци во секое влакно за да се одржат понатамошни подобрувања во брзините на пренос на податоци. Ова може да отвори сосема нов простор за примена на технологијата за мултиплексирање со поделба на бранови должини, каде што максималната скалабилност на бројот на каналот и брзината на пренос на податоци е клучна.

Во овој случај, генераторот на фреквенциски чешел (FCG), како компактен и фиксен извор на светлина со повеќе бранови должини, може да обезбеди голем број добро дефинирани оптички носители, со што игра клучна улога. Покрај тоа, особено важна предност на оптичкиот фреквенциски чешел е тоа што линиите на чешелот се во суштина еквидистантни по фреквенција, што може да ги олабави барањата за меѓуканални заштитни опсези и да ја избегне контролата на фреквенцијата потребна за единечни линии во традиционалните шеми што користат DFB ласерски низи.

Треба да се напомене дека овие предности не се применливи само за предавателот на мултиплексирање со бранова должина, туку и за неговиот приемник, каде што низата од дискретен локален осцилатор (LO) може да се замени со еден генератор на чешел. Употребата на LO генератори на чешел може дополнително да го олесни процесот на дигитален сигнал во каналите за мултиплексирање со бранова должина, со што се намалува сложеноста на приемникот и се подобрува толеранцијата на фазен шум.

Покрај тоа, користењето на LO чешми со функција за фазно заклучување за паралелен кохерентен прием може дури и да ја реконструира брановата форма во временскиот домен на целиот сигнал за мултиплексирање со бранова должина, со што се компензира штетата предизвикана од оптичката нелинеарност на преносното влакно. Покрај концептуалните предности базирани на пренос на чешми, помалата големина и економски ефикасното производство во голем обем се исто така клучни фактори за идните примопредаватели со мултиплексирање со бранова должина.

Затоа, меѓу различните концепти за генерирање на чешел сигнали, уредите на ниво на чип се особено значајни. Кога се комбинираат со високо скалабилни фотонски интегрирани кола за модулација на сигнали на податоци, мултиплексирање, рутирање и прием, ваквите уреди можат да станат клучни за компактни и ефикасни примопредаватели со мултиплексирање со бранова должина кои можат да се произведуваат во големи количини по ниска цена, со капацитет на пренос од десетици Tbit/s по влакно.

На излезот од испраќачкиот крај, секој канал се рекомбинира преку мултиплексер (MUX), а сигналот за мултиплексирање со бранова должина се пренесува преку едномодно влакно. На приемниот крај, приемникот за мултиплексирање со бранова должина (WDM Rx) го користи LO локалниот осцилатор на вториот FCG за детекција на пречки со повеќе бранови должини. Каналот на влезниот сигнал за мултиплексирање со бранова должина е одделен со демултиплексер, а потоа се испраќа до кохерентен приемен масив (Coh. Rx). Меѓу нив, демултиплексирачката фреквенција на локалниот осцилатор LO се користи како фазна референца за секој кохерентен приемник. Перформансите на оваа врска за мултиплексирање со бранова должина очигледно во голема мера зависат од основниот генератор на чешел сигнал, особено ширината на светлината и оптичката моќност на секоја чешел линија.

Секако, технологијата на оптички фреквенциски чешел е сè уште во фаза на развој, а нејзините сценарија за примена и големината на пазарот се релативно мали. Доколку може да ги надмине технолошките тесни грла, да ги намали трошоците и да ја подобри сигурноста, може да постигне апликации на ниво на скалирање во оптичкиот пренос.