Znamo da se od 1990-ih, WDM tehnologija multipleksiranja s podjelom valnih duljina koristi za veze optičkih vlakana na velike udaljenosti koje se protežu stotinama ili čak hiljadama kilometara. Za većinu zemalja i regija, infrastruktura optičkih vlakana je njihova najskuplja imovina, dok je cijena komponenti primopredajnika relativno niska.
Međutim, s eksplozivnim rastom brzina prijenosa podataka u mreži, poput 5G, WDM tehnologija postaje sve važnija kod veza na kratke udaljenosti, a obim implementacije kratkih veza je mnogo veći, što čini cijenu i veličinu komponenti primopredajnika osjetljivijima.
Trenutno, ove mreže se i dalje oslanjaju na hiljade jednomodnih optičkih vlakana za paralelni prijenos putem kanala prostornog multipleksiranja, a brzina prijenosa podataka svakog kanala je relativno niska, najviše nekoliko stotina Gbit/s (800G). T-nivo može imati ograničenu primjenu.
Ali u doglednoj budućnosti, koncept obične prostorne paralelizacije uskoro će dostići svoju granicu skalabilnosti i morat će se dopuniti spektralnom paralelizacijom tokova podataka u svakom vlaknu kako bi se održala daljnja poboljšanja u brzinama prijenosa podataka. Ovo bi moglo otvoriti potpuno novi prostor primjene za tehnologiju multipleksiranja s podjelom valnih duljina, gdje je maksimalna skalabilnost broja kanala i brzine prijenosa podataka ključna.
U ovom slučaju, generator frekvencijskog češlja (FCG), kao kompaktni i fiksni izvor svjetlosti s više valnih duljina, može osigurati veliki broj dobro definiranih optičkih nosioca, te stoga igra ključnu ulogu. Osim toga, posebno važna prednost optičkog frekvencijskog češlja je ta što su linije češlja u suštini jednako udaljene po frekvenciji, što može ublažiti zahtjeve za međukanalne zaštitne pojaseve i izbjeći kontrolu frekvencije potrebnu za pojedinačne linije u tradicionalnim shemama koje koriste DFB laserske nizove.
Treba napomenuti da se ove prednosti ne odnose samo na predajnik sa multipleksiranjem talasnih dužina, već i na njegov prijemnik, gdje se niz diskretnih lokalnih oscilatora (LO) može zamijeniti generatorom sa jednim češljem. Upotreba LO generatora sa češljem može dodatno olakšati digitalnu obradu signala u kanalima sa multipleksiranjem talasnih dužina, čime se smanjuje složenost prijemnika i poboljšava tolerancija faznog šuma.
Osim toga, korištenje LO češljastih signala s funkcijom fazno zaključavanja za paralelni koherentni prijem može čak rekonstruirati i oblik vala u vremenskom domenu cijelog signala multipleksiranja valnih dužina, čime se kompenzira oštećenje uzrokovano optičkom nelinearnošću prijenosnog vlakna. Pored konceptualnih prednosti zasnovanih na prijenosu češljastog signala, manja veličina i ekonomski učinkovita proizvodnja velikih razmjera također su ključni faktori za buduće primopredajnike s multipleksiranjem valnih dužina.
Stoga, među raznim konceptima generatora češljastih signala, uređaji na nivou čipa su posebno značajni. Kada se kombinuju sa visoko skalabilnim fotonskim integrisanim kolima za modulaciju, multipleksiranje, usmjeravanje i prijem signala podataka, takvi uređaji mogu postati ključni za kompaktne i efikasne primopredajnike sa multipleksiranjem talasnih dužina koji se mogu proizvoditi u velikim količinama po niskoj cijeni, sa kapacitetom prenosa od nekoliko desetina Tbit/s po vlaknu.
Na izlazu predajnog kraja, svaki kanal se rekombinuje putem multipleksera (MUX), a signal multipleksiranja talasnih dužina se prenosi putem jednomodnog optičkog vlakna. Na prijemnom kraju, prijemnik sa multipleksiranjem talasnih dužina (WDM Rx) koristi lokalni oscilator LO drugog FCG-a za detekciju interferencije sa više talasnih dužina. Kanal ulaznog signala multipleksiranja talasnih dužina se odvaja demultiplekserom, a zatim šalje u koherentni niz prijemnika (Coh. Rx). Među njima, frekvencija demultipleksiranja lokalnog oscilatora LO se koristi kao fazna referenca za svaki koherentni prijemnik. Performanse ove veze multipleksiranja talasnih dužina očigledno uveliko zavise od osnovnog generatora signala češlja, posebno od širine svjetlosti i optičke snage svake linije češlja.
Naravno, tehnologija optičkog frekventnog češlja je još uvijek u fazi razvoja, a njeni scenariji primjene i veličina tržišta su relativno mali. Ako uspije prevladati tehnološka uska grla, smanjiti troškove i poboljšati pouzdanost, mogla bi postići primjenu na velikom nivou u optičkom prijenosu.
Vrijeme objave: 19. decembar 2024.