Чешли за оптичка фреквенција и оптички пренос?

Како што знаеме, од 1990-тите, WDM WDM технологијата се користи за долги релации со оптички влакна од стотици или дури илјадници километри. За повеќето региони во земјата, инфраструктурата на оптички влакна е нејзиниот најскап имот, додека цената на компонентите на трансиверот е релативно ниска.
Сепак, со експлозијата на стапките на податоци во мрежи како што е 5G, WDM технологијата станува сè поважна и кај врските на кратки дестинации, кои се распоредени во многу поголеми количини и затоа се почувствителни на цената и големината на склоповите на примопредаватели.

Во моментов, овие мрежи сè уште се потпираат на илјадници едномодни оптички влакна кои се пренесуваат паралелно преку канали за мултиплексирање на поделба на просторот, со релативно ниски стапки на податоци од најмногу неколку стотици Gbit/s (800G) по канал, со мал број можни апликации во Т-класа.

Меѓутоа, во догледна иднина, концептот на заедничка просторна паралелизација наскоро ќе ги достигне границите на неговата приспособливост и ќе мора да се надополни со спектрална паралелизација на тековите на податоци во секое влакно со цел да се одржи понатамошно зголемување на стапките на податоци. Ова може да отвори сосема нов простор за апликации за WDM технологијата, во која максималната приспособливост во однос на бројот на канали и брзината на податоци е од клучно значење.

Во овој контекст,генератор за чешел со оптички фреквенции (FCG)игра клучна улога како компактен, фиксен извор на светлина со повеќе бранови должини кој може да обезбеди голем број на добро дефинирани оптички носители. Дополнително, особено важна предност на чешлите со оптичка фреквенција е тоа што линиите за чешлање се суштински еднакво оддалечени по фреквенција, со што се релаксира потребата за меѓуканални заштитни опсези и се избегнува контролата на фреквенцијата што би била потребна за една линија во конвенционалната шема со користење низа од DFB ласери.

Важно е да се напомене дека овие предности се однесуваат не само на WDM предавателите туку и на нивните приемници, каде што дискретните локални осцилаторски низи (LO) можат да се заменат со еден генератор на чешел. Употребата на генератори со чешел LO дополнително ја олеснува обработката на дигиталниот сигнал за WDM каналите, а со тоа ја намалува сложеноста на приемникот и ја зголемува толеранцијата на фазен шум.

Дополнително, употребата на LO сигнали со чешел со фазно заклучување за паралелен кохерентен прием дури и овозможува да се реконструира брановата форма на временскиот домен на целиот WDM сигнал, со што се компензираат оштетувањата предизвикани од оптичките нелинеарности во преносното влакно. Покрај овие концептуални предности на пренос на сигнал базиран на чешел, помалата големина и економичното масовно производство се исто така клучни за идните WDM примопредаватели.
Затоа, меѓу различните концепти на генератор на сигнали со чешел, уредите со размер на чипови се од особен интерес. Кога се комбинираат со високо скалабилни фотонски интегрирани кола за модулација на податочен сигнал, мултиплексирање, рутирање и примање, таквите уреди може да го држат клучот за компактни, високоефикасни WDM примопредаватели кои можат да се направат во големи количини по ниска цена, со преносни капацитети до десетици од Tbit/s по влакно.

Следната слика прикажува шема на WDM предавател кој користи оптичка фреквентна чешла FCG како извор на светлина со повеќе бранови должини. Сигналот за чешел FCG прво се одвојува во демултиплексер (DEMUX), а потоа влегува во електрооптички модулатор EOM. Преку, сигналот е подложен на напредна QAM квадратна амплитудна модулација за оптимална спектрална ефикасност (SE).

На излезот на предавателот, каналите се рекомбинираат во мултиплексер (MUX) и WDM сигналите се пренесуваат преку едномодни влакно. На приемниот крај, приемникот за мултиплексирање со поделба на бранови должини (WDM Rx), го користи локалниот осцилатор LO од 2-от FCG за кохерентна детекција со повеќе бранови должини. Каналите на влезните WDM сигнали се одделени со демултиплексер и се внесуваат во кохерентната низа на приемници (Coh. Rx). каде што фреквенцијата на демултиплексирање на локалниот осцилатор LO се користи како фазна референца за секој кохерентен приемник. Перформансите на таквите WDM врски очигледно во голема мера зависи од основниот генератор на сигнал за чешел, особено од ширината на оптичката линија и оптичката моќност по 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 техничките тесни грла, да ги намали трошоците и да ја подобри доверливоста, тогаш ќе биде можно да се постигнат апликации на ниво на скала во оптичкиот пренос.