Optički frekventni češalj i optički prijenos?

Znamo da se od 1990-ih, tehnologija multipleksiranja s podjelom talasnih dužina WDM koristi za optičke veze na velikim udaljenostima koje se protežu na stotine ili čak hiljade kilometara. Za većinu zemalja i regiona, optička infrastruktura je njihova najskuplja imovina, dok je cena komponenti primopredajnika relativno niska.

Međutim, s eksplozivnim rastom mrežnih brzina prijenosa podataka kao što je 5G, WDM tehnologija postaje sve važnija u vezama na kratkim udaljenostima, a obim implementacije kratkih veza je mnogo veći, što cijenu i veličinu komponenti primopredajnika čini osjetljivijim.

Trenutno se ove mreže još uvijek oslanjaju na hiljade monomodnih optičkih vlakana za paralelni prijenos kroz kanale za multipleksiranje s podjelom prostora, a brzina podataka svakog kanala je relativno niska, najviše samo nekoliko stotina Gbit/s (800G). T-nivo može imati ograničene primjene.

Ali u doglednoj budućnosti, koncept obične prostorne paralelizacije će uskoro dostići svoju granicu skalabilnosti i mora biti dopunjen spektralnom paralelizacijom tokova podataka u svakom vlaknu kako bi se održala dalja poboljšanja u brzinama podataka. Ovo može otvoriti potpuno novi prostor primjene za tehnologiju multipleksiranja s podjelom talasnih dužina, gdje je od ključnog značaja maksimalna skalabilnost broja kanala i brzine podataka.

U ovom slučaju, generator frekventnog češlja (FCG), kao kompaktan i fiksni viševalni izvor svjetlosti, može obezbijediti veliki broj dobro definiranih optičkih nosača, igrajući tako ključnu ulogu. Osim toga, posebno važna prednost optičkog frekventnog češlja je to što su češljaste linije u suštini jednako udaljene po frekvenciji, što može ublažiti zahtjeve za međukanalne zaštitne pojaseve i izbjeći kontrolu frekvencije koja je potrebna za pojedinačne linije u tradicionalnim shemama koje koriste DFB laserske nizove.

Treba napomenuti da ove prednosti nisu primjenjive samo na odašiljač multipleksiranja s podjelom talasnih dužina, već i na njegov prijemnik, gdje se niz diskretnih lokalnih oscilatora (LO) može zamijeniti jednim češljastim generatorom. Upotreba LO comb generatora može dodatno olakšati digitalnu obradu signala u kanalima multipleksiranja s podjelom talasnih dužina, čime se smanjuje složenost prijemnika i poboljšava tolerancija faznog šuma.

Osim toga, korištenjem LO češljastih signala sa fazno zaključanom funkcijom za paralelni koherentni prijem može se čak rekonstruirati talasni oblik u vremenskoj domeni cijelog signala multipleksiranja s podjelom talasne dužine, čime se nadoknađuje šteta uzrokovana optičkom nelinearnošću prijenosnog vlakna. Pored konceptualnih prednosti zasnovanih na prenosu signala sa češljastim signalom, manja veličina i ekonomski efikasna proizvodnja velikih razmera su takođe ključni faktori za buduće primopredajnike sa multipleksiranjem talasnih dužina.

Stoga, među različitim konceptima generatora signala sa češljama, uređaji na nivou čipa su posebno vrijedni pažnje. Kada se kombinuju sa visoko skalabilnim fotonskim integrisanim kolima za modulaciju signala podataka, multipleksiranje, rutiranje i prijem, takvi uređaji mogu postati ključni za kompaktne i efikasne primopredajnike sa podelom talasnih dužina multipleksiranja koji se mogu proizvoditi u velikim količinama po niskoj ceni, sa kapacitetom prenosa od desetine Tbit/s po vlaknu.

Na izlazu odašiljačkog kraja, svaki kanal se rekombinuje preko multipleksora (MUX), a signal multipleksiranja sa podelom talasne dužine se prenosi kroz jednomodno vlakno. Na kraju prijema, prijemnik za multipleksiranje s podjelom talasnih dužina (WDM Rx) koristi lokalni oscilator LO drugog FCG-a za detekciju interferencije na više talasnih dužina. Kanal ulaznog signala multipleksiranja s podjelom talasnih dužina je odvojen demultiplekserom, a zatim se šalje u koherentni niz prijemnika (Coh. Rx). Među njima, frekvencija demultipleksiranja lokalnog oscilatora LO se koristi kao referentna faza za svaki koherentni prijemnik. Performanse ove veze za multipleksiranje s podjelom valova očito u velikoj mjeri zavise od osnovnog generatora signala češlja, posebno širine svjetlosti i optičke snage svake češljaste linije.

Naravno, tehnologija optičkog frekventnog češlja je još u fazi razvoja, a njeni scenariji primjene i veličina tržišta su relativno mali. Ako može prevladati tehnološka uska grla, smanjiti troškove i poboljšati pouzdanost, može postići primjenu na nivou skale u optičkom prijenosu.