Vi vet att WDM-våglängdsmultiplexeringsteknik har använts för långdistansfiberoptiska länkar som sträcker sig över hundratals eller till och med tusentals kilometer sedan 1990-talet. För de flesta länder och regioner är fiberoptisk infrastruktur den dyraste tillgången, medan kostnaden för transceiverkomponenter är relativt låg.
Men med den explosionsartade tillväxten av nätverksdataöverföringshastigheter som 5G har WDM-tekniken blivit allt viktigare i kortdistanslänkar, och utbyggnadsvolymen för korta länkar är mycket större, vilket gör kostnaden och storleken på transceiverkomponenter mer känsliga.
För närvarande förlitar sig dessa nätverk fortfarande på tusentals optiska fibrer i enkelläge för parallell överföring via rymdmultiplexeringskanaler, och datahastigheten för varje kanal är relativt låg, som mest bara några hundra Gbit/s (800G). T-nivå kan ha begränsade tillämpningar.
Men inom överskådlig framtid kommer konceptet med vanlig spatial parallellisering snart att nå sin skalbarhetsgräns och måste kompletteras med spektrumparallellisering av dataströmmar i varje fiber för att bibehålla ytterligare förbättringar av datahastigheter. Detta kan öppna upp ett helt nytt tillämpningsutrymme för våglängdsmultiplexeringsteknik, där maximal skalbarhet av kanalnummer och datahastighet är avgörande.
I detta fall kan frekvenskamgeneratorn (FCG), som en kompakt och fast ljuskälla med flera våglängder, tillhandahålla ett stort antal väldefinierade optiska bärvågor och därmed spela en avgörande roll. Dessutom är en särskilt viktig fördel med optisk frekvenskam att kamlinjerna i huvudsak är lika långt ifrån varandra i frekvens, vilket kan minska kraven på skyddsband mellan kanaler och undvika den frekvenskontroll som krävs för enskilda linjer i traditionella scheman med DFB-lasermatriser.
Det bör noteras att dessa fördelar inte bara gäller för sändaren med våglängdsmultiplexering, utan även för dess mottagare, där den diskreta lokala oscillatorn (LO) kan ersättas med en enda kamgenerator. Användningen av LO-kamgeneratorer kan ytterligare underlätta digital signalbehandling i våglängdsmultiplexeringskanaler, vilket minskar mottagarens komplexitet och förbättrar fasbrustoleransen.
Dessutom kan användning av LO-kamsignaler med faslåst funktion för parallell koherent mottagning till och med rekonstruera tidsdomänvågformen för hela våglängdsmultiplexeringssignalen, och därigenom kompensera för skador orsakade av överföringsfiberns optiska olinjäritet. Förutom de konceptuella fördelarna baserade på kamsignalöverföring är mindre storlek och ekonomiskt effektiv storskalig produktion också viktiga faktorer för framtida våglängdsmultiplexeringstransceivrar.
Därför är chipnivåenheter särskilt anmärkningsvärda bland olika kamsignalgeneratorkoncept. I kombination med mycket skalbara fotoniska integrerade kretsar för datasignalmodulering, multiplexering, routing och mottagning kan sådana enheter bli nyckeln till kompakta och effektiva våglängdsmultiplexerande transceivrar som kan tillverkas i stora mängder till låg kostnad, med en överföringskapacitet på tiotals Tbit/s per fiber.
Vid utgången på sändaränden rekombineras varje kanal via en multiplexer (MUX), och våglängdsmultiplexeringssignalen sänds via single-mode fiber. Vid mottagaränden använder våglängdsmultiplexeringsmottagaren (WDM Rx) den lokala oscillatorn LO hos den andra FCG för detektering av multivåglängdsinterferens. Kanalen för den ingående våglängdsmultiplexeringssignalen separeras av en demultiplexer och skickas sedan till en koherent mottagaruppsättning (Coh. Rx). Bland dessa används demultiplexeringsfrekvensen för den lokala oscillatorn LO som fasreferens för varje koherent mottagare. Prestandan för denna våglängdsmultiplexeringslänk beror uppenbarligen till stor del på den grundläggande kamsignalgeneratorn, särskilt ljusets bredd och den optiska effekten hos varje kamlinje.
Naturligtvis är optisk frekvenskamteknik fortfarande i utvecklingsstadiet, och dess tillämpningsscenarier och marknadsstorlek är relativt liten. Om den kan övervinna tekniska flaskhalsar, minska kostnaderna och förbättra tillförlitligheten, kan den uppnå skalbar tillämpning inom optisk överföring.
Publiceringstid: 19 dec 2024