Vemo, da se od devetdesetih let prejšnjega stoletja naprej za optične povezave na dolge razdalje, ki segajo več sto ali celo tisoč kilometrov, uporablja tehnologija multipleksiranja z valovno delitvijo WDM. Za večino držav in regij je optična infrastruktura najdražje sredstvo, medtem ko so stroški komponent oddajnika-sprejemnika relativno nizki.
Vendar pa je z eksplozivno rastjo hitrosti prenosa podatkov v omrežjih, kot je 5G, tehnologija WDM postala vse pomembnejša pri povezavah na kratke razdalje, obseg uvajanja kratkih povezav pa je veliko večji, zaradi česar so stroški in velikost komponent oddajnika-sprejemnika bolj občutljivi.
Trenutno se ta omrežja še vedno zanašajo na tisoče enomodnih optičnih vlaken za vzporedni prenos prek kanalov za prostorsko multipleksiranje, hitrost prenosa podatkov vsakega kanala pa je relativno nizka, največ nekaj sto Gbit/s (800 G). Uporaba na ravni T je lahko omejena.
Toda v bližnji prihodnosti bo koncept običajne prostorske paralelizacije kmalu dosegel svojo mejo skalabilnosti in ga bo treba dopolniti s spektralno paralelizacijo podatkovnih tokov v vsakem vlaknu, da se ohranijo nadaljnje izboljšave hitrosti prenosa podatkov. To lahko odpre povsem nov prostor za uporabo tehnologije multipleksiranja z delitevjo valovnih dolžin, kjer je ključnega pomena maksimalna skalabilnost števila kanalov in hitrosti prenosa podatkov.
V tem primeru lahko generator frekvenčnega glavnika (FCG) kot kompakten in fiksen večvalovni svetlobni vir zagotavlja veliko število dobro definiranih optičnih nosilcev in tako igra ključno vlogo. Poleg tega je še posebej pomembna prednost optičnega frekvenčnega glavnika ta, da so linije glavnika v bistvu enako frekvenčno oddaljene, kar lahko sprosti zahteve za medkanalne zaščitne pasove in se izogne frekvenčnemu nadzoru, ki je potreben za posamezne linije v tradicionalnih shemah z laserskimi nizi DFB.
Treba je opozoriti, da te prednosti niso uporabne le za oddajnik z valovno delitvenim multipleksiranjem, temveč tudi za njegov sprejemnik, kjer je mogoče matriko diskretnih lokalnih oscilatorjev (LO) nadomestiti z enim glavničnim generatorjem. Uporaba glavničnih generatorjev LO lahko dodatno olajša digitalno obdelavo signalov v kanalih z valovno delitvenim multipleksiranjem, s čimer se zmanjša kompleksnost sprejemnika in izboljša toleranca faznega šuma.
Poleg tega lahko uporaba LO glavnikov s funkcijo fazno zaklenjenega signala za vzporedni koherentni sprejem celo rekonstruira valovno obliko celotnega signala valovnega multipleksiranja v časovni domeni, s čimer se kompenzira škoda, ki jo povzroči optična nelinearnost prenosnega vlakna. Poleg konceptualnih prednosti, ki temeljijo na prenosu glavnikovega signala, sta ključna dejavnika za prihodnje oddajnike-sprejemnike z valovnim multipleksiranjem tudi manjša velikost in ekonomsko učinkovita proizvodnja v velikem obsegu.
Zato so med različnimi koncepti generatorjev glavnikov signalov še posebej pomembne naprave na ravni čipa. V kombinaciji z visoko skalabilnimi fotonskimi integriranimi vezji za modulacijo, multipleksiranje, usmerjanje in sprejem podatkovnih signalov lahko takšne naprave postanejo ključne za kompaktne in učinkovite oddajnike-sprejemnike z valovno delitvenim multipleksiranjem, ki jih je mogoče proizvajati v velikih količinah po nizki ceni, s prenosno zmogljivostjo več deset Tbit/s na vlakno.
Na izhodu oddajnega konca se vsak kanal rekombinira prek multiplekserja (MUX), signal valovnega multipleksiranja pa se prenaša prek enomodnega optičnega vlakna. Na sprejemnem koncu sprejemnik z valovnim multipleksiranjem (WDM Rx) uporablja lokalni oscilator LO drugega FCG za zaznavanje večvalovnih motenj. Kanal vhodnega signala valovnega multipleksiranja je ločen z demultiplekserjem in nato poslan v koherentno sprejemno matriko (Coh. Rx). Med njimi se frekvenca demultipleksiranja lokalnega oscilatorja LO uporablja kot fazna referenca za vsak koherentni sprejemnik. Zmogljivost te povezave valovnega multipleksiranja je očitno v veliki meri odvisna od osnovnega generatorja glavnikovega signala, zlasti od širine svetlobe in optične moči vsake glavnikove linije.
Seveda je tehnologija optičnega frekvenčnega glavnika še vedno v fazi razvoja, njeni scenariji uporabe in velikost trga pa so relativno majhni. Če bo uspela premagati tehnološka ozka grla, zmanjšati stroške in izboljšati zanesljivost, bi lahko dosegla obsežne aplikacije v optičnem prenosu.
Čas objave: 19. dec. 2024