Sikat frekuensi optik dan penghantaran optik?

Kami tahu bahawa sejak 1990-an, teknologi pemultipleksan pembahagian panjang gelombang WDM telah digunakan untuk pautan gentian optik jarak jauh yang menjangkau ratusan atau bahkan ribuan kilometer. Bagi kebanyakan negara dan wilayah, infrastruktur gentian optik adalah aset mereka yang paling mahal, manakala kos komponen transceiver agak rendah.

Walau bagaimanapun, dengan pertumbuhan pesat kadar penghantaran data rangkaian seperti 5G, teknologi WDM telah menjadi semakin penting dalam pautan jarak dekat, dan volum penggunaan pautan pendek jauh lebih besar, menjadikan kos dan saiz komponen transceiver lebih sensitif.

Pada masa ini, rangkaian ini masih bergantung pada beribu-ribu gentian optik mod tunggal untuk penghantaran selari melalui saluran pemultipleksan bahagian ruang, dan kadar data setiap saluran adalah agak rendah, paling banyak hanya beberapa ratus Gbit/s (800G). T-level mungkin mempunyai aplikasi terhad.

Tetapi pada masa hadapan yang boleh dijangka, konsep selari spatial biasa tidak lama lagi akan mencapai had kebolehskalaannya, dan mesti ditambah dengan selari spektrum aliran data dalam setiap gentian untuk mengekalkan peningkatan selanjutnya dalam kadar data. Ini mungkin membuka ruang aplikasi baharu untuk teknologi pemultipleksan pembahagian panjang gelombang, di mana skalabilitas maksimum nombor saluran dan kadar data adalah penting.

Dalam kes ini, penjana sikat frekuensi (FCG), sebagai sumber cahaya berbilang panjang gelombang yang padat dan tetap, boleh menyediakan sejumlah besar pembawa optik yang jelas, sekali gus memainkan peranan penting. Di samping itu, kelebihan penting terutamanya sikat frekuensi optik ialah garisan sikat pada asasnya mempunyai jarak yang sama dalam kekerapan, yang boleh melonggarkan keperluan untuk jalur pengawal antara saluran dan mengelakkan kawalan frekuensi yang diperlukan untuk talian tunggal dalam skema tradisional menggunakan tatasusunan laser DFB.

Perlu diingatkan bahawa kelebihan ini bukan sahaja terpakai kepada pemancar pemultipleksan bahagian panjang gelombang, tetapi juga kepada penerimanya, di mana tatasusunan pengayun tempatan (LO) diskret boleh digantikan dengan penjana sikat tunggal. Penggunaan penjana sikat LO boleh memudahkan lagi pemprosesan isyarat digital dalam saluran pemultipleksan bahagian panjang gelombang, dengan itu mengurangkan kerumitan penerima dan meningkatkan toleransi hingar fasa.

Selain itu, menggunakan isyarat sikat LO dengan fungsi terkunci fasa untuk penerimaan koheren selari malah boleh membina semula bentuk gelombang domain masa bagi keseluruhan isyarat pemultipleksan bahagian panjang gelombang, dengan itu mengimbangi kerosakan yang disebabkan oleh ketaklinearan optik gentian penghantaran. Sebagai tambahan kepada kelebihan konsep berdasarkan penghantaran isyarat sikat, saiz yang lebih kecil dan pengeluaran berskala besar yang cekap dari segi ekonomi juga merupakan faktor utama untuk transceiver pemultipleksan pembahagian panjang gelombang masa hadapan.

Oleh itu, di antara pelbagai konsep penjana isyarat sikat, peranti tahap cip amat perlu diberi perhatian. Apabila digabungkan dengan litar bersepadu fotonik berskala tinggi untuk modulasi isyarat data, pemultipleksan, penghalaan dan penerimaan, peranti sedemikian mungkin menjadi kunci kepada transceiver pemultipleksan pembahagian panjang gelombang yang padat dan cekap yang boleh dihasilkan dalam kuantiti yang banyak pada kos rendah, dengan kapasiti penghantaran berpuluh-puluh Tbit/s setiap gentian.

Pada output hujung penghantaran, setiap saluran digabungkan semula melalui pemultipleks (MUX), dan isyarat pemultipleksan bahagian panjang gelombang dihantar melalui gentian mod tunggal. Di hujung penerima, penerima pemultipleksan pembahagian panjang gelombang (WDM Rx) menggunakan pengayun tempatan LO FCG kedua untuk pengesanan gangguan berbilang panjang gelombang. Saluran isyarat pemultipleksan pembahagian panjang gelombang input dipisahkan oleh demultiplexer dan kemudian dihantar ke tatasusunan penerima koheren (Coh. Rx). Antaranya, frekuensi demultiplexing LO pengayun tempatan digunakan sebagai rujukan fasa bagi setiap penerima koheren. Prestasi pautan pemultipleksan bahagian panjang gelombang ini jelas bergantung pada penjana isyarat sikat asas, terutamanya lebar cahaya dan kuasa optik setiap garis sikat.

Sudah tentu, teknologi sikat frekuensi optik masih dalam peringkat pembangunan, dan senario aplikasi dan saiz pasarannya agak kecil. Jika ia dapat mengatasi kesesakan teknologi, mengurangkan kos dan meningkatkan kebolehpercayaan, ia mungkin mencapai aplikasi tahap skala dalam penghantaran optik.