Optiskās frekvences ķemme un optiskā pārraide?

Mēs zinām, ka kopš 1990. gadiem WDM viļņu garuma dalīšanas multipleksēšanas tehnoloģija ir izmantota tālsatiksmes optisko šķiedru saitēm, kas aptver simtiem vai pat tūkstošiem kilometru. Lielākajai daļai valstu un reģionu optiskās šķiedras infrastruktūra ir to dārgākā vērtība, savukārt uztvērēja komponentu izmaksas ir salīdzinoši zemas.

Tomēr, strauji augot tīkla datu pārraides ātrumu, piemēram, 5G, WDM tehnoloģija ir kļuvusi arvien nozīmīgāka nelielā attāluma saitēs, un īso saišu izvietošanas apjoms ir daudz lielāks, padarot raiduztvērēja komponentu izmaksas un lielumu jutīgāku.

Pašlaik šie tīkli joprojām paļaujas uz tūkstošiem viena režīma optisko šķiedru paralēlai pārraidei, izmantojot kosmosa dalīšanas daudzkārtējus kanālus, un katra kanāla datu pārraides ātrums ir salīdzinoši zems, ne vairāk kā tikai daži simti Gbit/s (800 g). T līmenim var būt ierobežotas lietojumprogrammas.

Bet pārskatāmā nākotnē parastās telpiskās paralēles jēdziens drīz sasniegs mērogojamības robežu, un tas jāpapildina ar spektra paralēlu datu plūsmu katrā šķiedrā, lai saglabātu turpmākus datu pārraides uzlabojumus. Tas var atvērt pilnīgi jaunu lietojumprogrammu telpu viļņu garuma dalīšanas multipleksēšanas tehnoloģijai, kur ir izšķiroša nozīme kanāla numura un datu ātruma maksimālajai mērogojamībai.

Šajā gadījumā frekvences ķemmēšanas ģenerators (FCG) kā kompakts un fiksēts vairāku viļņu gaismas avots var nodrošināt lielu skaitu precīzi definētu optisko nesēju, tādējādi spēlējot izšķirošu lomu. Turklāt īpaši svarīga optiskās frekvences ķemmes priekšrocība ir tā, ka ķemmes līnijas būtībā ir vienādas ar frekvenci, kas var atslābināt prasības starp kanālu aizsarga joslām un izvairīties no frekvences kontroles, kas nepieciešama atsevišķām līnijām tradicionālajās shēmās, izmantojot DFB lāzera blokus.

Jāatzīmē, ka šīs priekšrocības ir piemērojamas ne tikai viļņu garuma dalīšanas multipleksēšanas raidītājam, bet arī tā uztvērējam, kur diskrētā vietējā oscilatora (LO) masīvu var aizstāt ar vienu ķemmētu ģeneratoru. LO ķemmēšanas ģeneratoru izmantošana var vēl vairāk atvieglot digitālā signāla apstrādi viļņu garuma dalīšanas multipleksēšanas kanālos, tādējādi samazinot uztvērēja sarežģītību un uzlabojot fāzes trokšņa toleranci.

Turklāt, izmantojot LO ķemmes signālus ar fāzes bloķētu funkciju paralēlai koherentai uztveršanai, var pat rekonstruēt visu viļņu garuma dalīšanas multipleksēšanas signāla laika domēna viļņu formu, tādējādi kompensējot bojājumus, ko izraisa transmisijas šķiedras optiskā nelinearitāte. Papildus konceptuālajām priekšrocībām, kuru pamatā ir ķemmes signāla pārraide, mazāks un ekonomiski efektīvs liela mēroga ražošana ir arī galvenie faktori nākotnes viļņu garuma dalīšanas multipleksējošajiem raiduztvērējiem.

Tāpēc starp dažādiem ķemmes signālu ģeneratora koncepcijām mikroshēmas līmeņa ierīces ir īpaši ievērības cienīgas. Apvienojot ar ļoti mērogojamām fotoniskām integrētām shēmām datu signāla modulācijai, multipleksēšanai, maršrutēšanai un uztveršanai, šādas ierīces var kļūt par atslēgu kompaktam un efektīviem viļņu garuma dalīšanas multipleksējošajiem uztvērējiem, kurus var ražot lielos daudzumos ar zemām izmaksām, ar pārraides spēju TBIT/s uz šķiedru.

Sūtīšanas gala izvadē katrs kanāls tiek rekombinēts caur multipleksoru (MUX), un viļņu garuma dalīšanas multipleksēšanas signāls tiek pārraidīts caur viena režīma šķiedru. Saņemšanas galā viļņu garuma dalīšanas multipleksēšanas uztvērējs (WDM RX) vairāku viļņu garuma traucējumu noteikšanai izmanto otrā FCG LO lokālo oscilatoru. Ievades viļņa garuma dalīšanas multipleksēšanas signāla kanālu atdala demultiplekseris un pēc tam nosūta uz koherenta uztvērēja masīvu (COH. Rx). Starp tiem kā fāzes atsauci katram koherentam uztvērējam fāzes atsauce tiek izmantota vietējā oscilatora LO demultipleksēšanas biežums. Šīs viļņu garuma dalīšanas multipleksēšanas saites veiktspēja acīmredzami lielā mērā ir atkarīga no pamata ķemmes signāla ģeneratora, it īpaši gaismas platumu un katras ķemmes līnijas optisko jaudu.

Protams, optiskās frekvences ķemmes tehnoloģija joprojām ir attīstības stadijā, un tās pielietojuma scenāriji un tirgus lielums ir salīdzinoši mazi. Ja tas var pārvarēt tehnoloģiskos sašaurinājumus, samazināt izmaksas un uzlabot ticamību, tas var sasniegt mēroga līmeņa pielietojumus optiskajā pārraidē.