Sikat frekuensi optik dan penghantaran optik?

Kami tahu bahawa sejak tahun 1990-an, teknologi multiplexing Divisyen WDM telah digunakan untuk pautan serat optik jarak jauh yang merangkumi ratusan atau bahkan ribuan kilometer. Bagi kebanyakan negara dan kawasan, infrastruktur gentian optik adalah aset paling mahal mereka, manakala kos komponen transceiver agak rendah.

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

Pada masa ini, rangkaian ini masih bergantung kepada beribu-ribu gentian optik tunggal mod untuk penghantaran selari melalui saluran pemultipleks bahagian ruang, dan kadar data setiap saluran adalah agak rendah, paling hanya beberapa ratus gbit/s (800g). T-peringkat mungkin mempunyai aplikasi terhad.

Tetapi pada masa akan datang, konsep paralelisasi spatial biasa tidak lama lagi akan mencapai batas skalabilitasnya, dan mesti ditambah dengan spektrum paralelisasi aliran data dalam setiap serat untuk mengekalkan penambahbaikan lebih lanjut dalam kadar data. Ini boleh membuka ruang aplikasi baru untuk teknologi multiplexing bahagian panjang gelombang, di mana skalabiliti maksimum nombor saluran dan kadar data adalah penting.

Dalam kes ini, penjana sikat kekerapan (FCG), sebagai sumber cahaya panjang gelombang yang padat dan tetap, boleh memberikan sejumlah besar pembawa optik yang jelas, dengan itu memainkan peranan penting. Di samping itu, kelebihan yang sangat penting bagi sikat frekuensi optik ialah garis sikat pada dasarnya sama dengan kekerapan, yang boleh melonggarkan keperluan untuk band pengawal antara saluran dan mengelakkan kawalan kekerapan yang diperlukan untuk garisan tunggal dalam skim tradisional menggunakan array laser DFB.

Harus diingat bahawa kelebihan ini bukan sahaja terpakai kepada pemancar multiplexing bahagian panjang gelombang, tetapi juga kepada penerima, di mana array pengayun tempatan (LO) diskret boleh digantikan oleh penjana sisir tunggal. Penggunaan penjana LO sikat dapat memudahkan pemprosesan isyarat digital dalam saluran multiplexing bahagian gelombang, dengan itu mengurangkan kerumitan penerima dan meningkatkan toleransi bunyi fasa.

Di samping itu, menggunakan isyarat LO sikat dengan fungsi terkunci fasa untuk penerimaan koheren selari juga boleh membina semula bentuk gelombang domain masa bagi keseluruhan isyarat multiplexing bahagian gelombang, dengan itu mengimbangi kerosakan yang disebabkan oleh nonlineariti optik serat penghantaran. Sebagai tambahan kepada kelebihan konseptual berdasarkan penghantaran isyarat sikat, saiz yang lebih kecil dan pengeluaran besar-besaran yang cekap ekonomi juga merupakan faktor utama untuk pembahagian gelombang masa depan yang multiplexing transceiver.

Oleh itu, di antara pelbagai konsep penjana isyarat sikat, peranti tahap cip amat perlu diberi perhatian. Apabila digabungkan dengan litar bersepadu fotonik yang sangat berskala untuk modulasi isyarat data, multiplexing, routing, dan penerimaan, peranti sedemikian mungkin menjadi kunci untuk pemadatan gelombang panjang dan efisien yang dapat dikeluarkan dalam kuantiti yang besar pada kos rendah, dengan kapasiti penghantaran puluhan TBIT/S per serat.

Pada output akhir penghantaran, setiap saluran dikombinasikan melalui multiplexer (MUX), dan isyarat multiplex bahagian gelombang dipancarkan melalui serat satu mod. Pada akhir penerimaan, penerima multiplexing bahagian gelombang (WDM RX) menggunakan pengayun tempatan LO FCG kedua untuk pengesanan gangguan panjang gelombang. Saluran isyarat multiplexing bahagian gelombang input dipisahkan oleh demultiplexer dan kemudian dihantar ke array penerima yang koheren (Coh. Rx). Antaranya, kekerapan demultiplexing LO pengayun tempatan digunakan sebagai rujukan fasa bagi setiap penerima yang koheren. Prestasi pautan multiplexing bahagian panjang gelombang ini jelas bergantung pada penjana isyarat sikat asas, terutama lebar cahaya dan kuasa optik setiap garis sikat.

Sudah tentu, teknologi kekerapan optik masih dalam peringkat pembangunan, dan senario aplikasinya dan saiz pasarannya agak kecil. Sekiranya ia dapat mengatasi kesesakan teknologi, mengurangkan kos, dan meningkatkan kebolehpercayaan, ia boleh mencapai aplikasi peringkat skala dalam penghantaran optik.