Чешел за оптичка фреквенција и оптички пренос?

Знаеме дека од 1990-тите, WDM технологијата за мултиплексирање со поделба на бранови должини се користи за врски со оптички влакна на долги растојанија кои опфаќаат стотици или дури илјадници километри. За повеќето земји и региони, инфраструктурата со оптички влакна е нивниот најскап имот, додека цената на компонентите на трансиверот е релативно ниска.

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

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

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

Во овој случај, генераторот на фреквентен чешел (FCG), како компактен и фиксен извор на светлина со повеќе бранови должини, може да обезбеди голем број на добро дефинирани оптички носители, со што игра клучна улога. Дополнително, особено важна предност на чешел со оптичка фреквенција е тоа што линиите за чешлање се суштински еднакво оддалечени по фреквенција, што може да ги релаксира барањата за заштитните опсези меѓу каналите и да ја избегне контролата на фреквенцијата потребна за единечни линии во традиционалните шеми кои користат DFB ласерски низи.

Треба да се напомене дека овие предности не се применливи само за предавателот на мултиплексирање со делење на бранова должина, туку и за неговиот приемник, каде што дискретната локален осцилатор (LO) низа може да се замени со еден генератор на чешел. Употребата на генератори со чешел LO може дополнително да ја олесни обработката на дигиталниот сигнал во каналите за мултиплексирање со поделба на бранова должина, а со тоа да ја намали сложеноста на приемникот и да ја подобри толеранцијата на фазна бучава.

Дополнително, користењето на сигнали за чешел LO со функција за блокирање фаза за паралелен кохерентен прием може дури и да ја реконструира брановата форма на временскиот домен на целиот мултиплексирачки сигнал со поделба на бранова должина, со што се компензира штетата предизвикана од оптичката нелинеарност на преносното влакно. Покрај концептуалните предности засновани на пренос на сигнал со чешел, помалата големина и економски ефикасното производство во големи размери се исто така клучни фактори за идните мултиплексирачки примопредаватели со поделба на бранова должина.

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

На излезот од испраќачкиот крај, секој канал се рекомбинира преку мултиплексер (MUX), а сигналот за мултиплексирање со поделба на бранова должина се пренесува преку едномодни влакна. На приемниот крај, приемникот за мултиплексирање со поделба на бранова должина (WDM Rx) го користи локалниот осцилатор LO на вториот FCG за откривање на пречки со повеќе бранови должини. Каналот на мултиплексирачкиот сигнал за поделба на влезната бранова должина е одделен со демултиплексер и потоа се испраќа до кохерентна низа на приемници (Coh. Rx). Меѓу нив, фреквенцијата на демултиплексирање на локалниот осцилатор LO се користи како фазна референца за секој кохерентен приемник. Перформансите на оваа мултиплексна врска со поделба на брановата должина очигледно во голема мера зависи од основниот генератор на сигнал за чешел, особено од ширината на светлината и оптичката моќност на секоја линија на чешел.

Се разбира, технологијата за чешлање со оптичка фреквенција сè уште е во фаза на развој, а нејзините сценарија за примена и големината на пазарот се релативно мали. Ако може да ги надмине технолошките тесни грла, да ги намали трошоците и да ја подобри доверливоста, може да постигне апликации на ниво на скала во оптичкиот пренос.