Kot vemo, se tehnologija WDM WDM od devetdesetih let prejšnjega stoletja uporablja za optične povezave na dolge razdalje, dolge več sto ali celo tisoč kilometrov. Za večino regij države je optična infrastruktura najdražje sredstvo, medtem ko so stroški komponent oddajnika-sprejemnika relativno nizki.
Vendar pa z eksplozijo hitrosti prenosa podatkov v omrežjih, kot je 5G, postaja tehnologija WDM vse pomembnejša tudi pri povezavah na kratke razdalje, ki se uporabljajo v veliko večjih količinah in so zato bolj občutljive na stroške in velikost oddajno-sprejemnih sklopov.
Trenutno se ta omrežja še vedno zanašajo na tisoče enomodnih optičnih vlaken, ki se vzporedno prenašajo prek kanalov prostorskega multipleksiranja, z relativno nizkimi hitrostmi prenosa podatkov, največ nekaj sto Gbit/s (800 G) na kanal, z majhnim številom možnih aplikacij v razredu T.
Vendar pa bo koncept skupne prostorske paralelizacije v bližnji prihodnosti kmalu dosegel meje svoje skalabilnosti in ga bo treba dopolniti s spektralno paralelizacijo podatkovnih tokov v vsakem vlaknu, da bi ohranili nadaljnje povečanje hitrosti prenosa podatkov. To lahko odpre povsem nov prostor za uporabo tehnologije WDM, kjer je ključnega pomena maksimalna skalabilnost glede na število kanalov in hitrost prenosa podatkov.
V tem kontekstu,generator optičnega frekvenčnega glavnika (FCG)igra ključno vlogo kot kompakten, fiksen, večvaloven svetlobni vir, ki lahko zagotovi veliko število dobro definiranih optičnih nosilcev. Poleg tega je še posebej pomembna prednost optičnih frekvenčnih glavnikov ta, da so linije glavnika same po sebi enako frekvenčno oddaljene, s čimer se sprosti zahteva po medkanalnih zaščitnih pasovih in se izognemo frekvenčnemu nadzoru, ki bi bil potreben za eno samo linijo v običajni shemi z uporabo niza DFB laserjev.
Pomembno je omeniti, da te prednosti ne veljajo le za oddajnike WDM, temveč tudi za njihove sprejemnike, kjer je mogoče diskretne matrike lokalnih oscilatorjev (LO) nadomestiti z enim glavničnim generatorjem. Uporaba glavničnih generatorjev LO dodatno olajša digitalno obdelavo signalov za kanale WDM, s čimer se zmanjša kompleksnost sprejemnika in poveča toleranca faznega šuma.
Poleg tega uporaba LO glavnikov s faznim zaklepanjem za vzporedni koherentni sprejem omogoča celo rekonstrukcijo časovno domene valovne oblike celotnega WDM signala, s čimer se kompenzirajo motnje, ki jih povzročajo optične nelinearnosti v prenosnem vlaknu. Poleg teh konceptualnih prednosti prenosa signala na osnovi glavnika sta za prihodnje WDM oddajnike ključnega pomena tudi manjša velikost in stroškovno učinkovita množična proizvodnja.
Zato so med različnimi koncepti generatorjev glavnikov signalov še posebej zanimive naprave v velikosti čipa. V kombinaciji z visoko skalabilnimi fotonskimi integriranimi vezji za modulacijo, multipleksiranje, usmerjanje in sprejem podatkovnih signalov so lahko takšne naprave ključ do kompaktnih, visoko učinkovitih WDM oddajnikov-sprejemnikov, ki jih je mogoče izdelati v velikih količinah po nizki ceni, s prenosnimi zmogljivostmi do več deset Tbit/s na vlakno.
Naslednja slika prikazuje shemo oddajnika WDM, ki uporablja optični frekvenčni glavnik FCG kot večvalovni svetlobni vir. Signal glavnika FCG se najprej loči v demultiplekserju (DEMUX) in nato vstopi v elektrooptični modulator EOM. Skozi tokokrog je signal podvržen napredni kvadraturni amplitudni modulaciji QAM za optimalno spektralno učinkovitost (SE).
Na izhodu oddajnika se kanali rekombinirajo v multiplekserju (MUX) in WDM signali se prenašajo prek enomodovnega optičnega vlakna. Na sprejemnem koncu sprejemnik z valovno delitvenim multipleksiranjem (WDM Rx) uporablja lokalni oscilator LO drugega FCG za koherentno detekcijo več valovnih dolžin. Kanali vhodnih WDM signalov so ločeni z demultiplekserjem in dovedeni v koherentni sprejemni niz (Coh. Rx), kjer se frekvenca demultipleksiranja lokalnega oscilatorja LO uporablja kot fazna referenca za vsak koherentni sprejemnik. Zmogljivost takšnih WDM povezav je očitno v veliki meri odvisna od osnovnega generatorja glavnikovega signala, zlasti od širine optične linije in optične moči na glavnik.
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 tehnična ozka grla, zmanjšati stroške in izboljšati zanesljivost, bo mogoče doseči aplikacije na ravni velikega obsega v optičnem prenosu.
Čas objave: 21. november 2024