Оптички фреквентни чешли и оптички пренос?

Како што знаеме, од 1990-тите, WDM WDM технологијата се користи за фибер-оптички врски на долги релации од стотици, па дури и илјадници километри. За повеќето региони во земјата, фибер инфраструктурата е нивниот најскап имот, додека цената на компонентите на примопредавателот е релативно ниска.
Сепак, со експлозијата на брзините на пренос на податоци во мрежи како што е 5G, WDM технологијата станува сè поважна и во врските на кратки релации, кои се распоредуваат во многу поголеми количини и затоа се почувствителни на цената и големината на склоповите на примопредавателите.

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

Сепак, во догледна иднина, концептот на заедничка просторна паралелизација наскоро ќе ги достигне границите на својата скалабилност и ќе мора да биде надополнет со спектрална паралелизација на податочните потоци во секое влакно со цел да се одржат понатамошни зголемувања на брзините на пренос на податоци. Ова може да отвори сосема нов простор за примена за WDM технологијата, во кој максималната скалабилност во однос на бројот на канали и брзината на пренос на податоци е клучна.

Во овој контекст,генератор на оптички фреквенциски чешел (FCG)игра клучна улога како компактен, фиксен извор на светлина со повеќе бранови должини што може да обезбеди голем број добро дефинирани оптички носачи. Покрај тоа, особено важна предност на оптичките фреквентни чешли е тоа што линиите на чешлите се суштински еквидистантни по фреквенција, со што се олабавува барањето за меѓуканални заштитни опсези и се избегнува контролата на фреквенцијата што би била потребна за една линија во конвенционална шема со користење на низа 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 осцилаторни (LO) низи можат да се заменат со еден чешел генератор. Употребата на LO чешел генератори дополнително го олеснува дигиталното процесирање на сигналот за WDM каналите, со што се намалува сложеноста на приемникот и се зголемува толеранцијата на фазен шум.

Покрај тоа, употребата на LO чешлани сигнали со фазно заклучување за паралелен кохерентен прием дури овозможува и реконструкција на брановата форма во временскиот домен на целиот WDM сигнал, со што се компензираат оштетувањата предизвикани од оптички нелинеарности во преносното влакно. Покрај овие концептуални предности на преносот на сигнали базиран на чешлање, помалата големина и економичното масовно производство се исто така клучни за идните WDM примопредаватели.
Затоа, меѓу различните концепти за генерирање на чешел сигнали, уредите со чип-скала се од особен интерес. Кога се комбинираат со високо скалабилни фотонски интегрирани кола за модулација на податочен сигнал, мултиплексирање, рутирање и прием, ваквите уреди можат да бидат клучот за компактни, високо ефикасни WDM примопредаватели кои можат да се произведуваат во големи количини по ниска цена, со преносен капацитет до десетици Tbit/s по влакно.

Следната слика прикажува шематски приказ на WDM предавател кој користи оптички фреквентен чешел FCG како извор на светлина со повеќе бранови должини. FCG чешел сигналот прво се одвојува во демултиплексер (DEMUX), а потоа влегува во EOM електрооптички модулатор. Преку него, сигналот е подложен на напредна QAM квадратурна амплитудна модулација за оптимална спектрална ефикасност (SE).

На излезот од предавателот, каналите се рекомбинираат во мултиплексер (MUX) и WDM сигналите се пренесуваат преку едномодно влакно. На приемниот крај, приемникот за мултиплексирање со бранова должина (WDM Rx) го користи LO локалниот осцилатор на 2-риот FCG за кохерентно откривање на повеќебранови должини. Каналите на влезните WDM сигнали се одделени со демултиплексер и се внесуваат во кохерентниот приемен масив (Coh. Rx), каде што демултиплексирањето на локалниот осцилатор LO се користи како фазна референца за секој кохерентен приемник. Перформансите на ваквите WDM врски очигледно во голема мера зависат од основниот генератор на чешел сигнал, особено од ширината на оптичката линија и оптичката моќност по 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 техничките тесни грла, да ги намали трошоците и да ја подобри сигурноста, тогаш ќе биде можно да се постигнат апликации на ниво на обем во оптичкиот пренос.