Optiska frekvenskammar och optisk överföring?

Som vi vet, sedan 1990-talet, har WDM WDM-teknik använts för långdistansfiberoptiska länkar på hundratals eller till och med tusentals kilometer. För de flesta regioner i landet är fiberinfrastrukturen dess dyraste tillgång, medan kostnaden för sändtagarkomponenter är relativt låga.
Men med explosionen av datahastigheter i nätverk som 5G, blir WDM-tekniken också allt viktigare i kortdistanslänkar, som är utplacerade i mycket större volymer och är därför mer känsliga för kostnaden och storleken på sändtagarens enheter.

För närvarande förlitar sig dessa nätverk fortfarande på tusentals optiska fibrer med en enda läge som överförs parallellt genom kanaler för multiplexering av rymdavdelningen, med relativt låga datahastigheter på högst några hundra GBIT/s (800 g) per kanal, med ett litet antal möjliga applikationer i T-klassen.

Under överskådlig framtid kommer emellertid begreppet gemensam rumslig parallellisering snart att nå gränserna för dess skalbarhet och kommer att behöva kompletteras genom spektral parallellisering av dataströmmarna i varje fiber för att upprätthålla ytterligare ökningar av datahastigheter. Detta kan öppna upp ett helt nytt applikationsutrymme för WDM -teknik, där maximal skalbarhet i termer av antalet kanaler och datahastighet är avgörande.

I detta sammanhang,Den optiska frekvenskamgeneratorn (FCG)Spelar en nyckelroll som en kompakt, fixerad ljuskälla med flera våglängd som kan ge ett stort antal väldefinierade optiska bärare. Dessutom är en särskilt viktig fördel med optiska frekvenskammar att kamlinjerna är i sig lika lika stora i frekvens, och därmed slappna av kravet för interkanalskyddsband och undvika frekvenskontrollen som skulle krävas för en enda linje i ett konventionellt schema med en mängd DFB-lasrar.

Det är viktigt att notera att dessa fördelar inte bara gäller WDM -sändare utan också för deras mottagare, där diskreta lokala oscillatorer (LO) kan ersättas av en enda kamgenerator. Användningen av LO -kamgeneratorer underlättar vidare digital signalbehandling för WDM -kanaler, vilket minskar mottagarkomplexiteten och ökar fastoleransen.

Dessutom gör användningen av LO-kamsignaler med faslåsning för parallell sammanhängande mottagning till och med det möjligt att rekonstruera tidsdomänvågformen för hela WDM-signalen, vilket kompenserar för nedsättningar orsakade av optiska olinjäritet i överföringsfiber. Utöver dessa konceptuella fördelar med Comb-baserad signalöverföring är mindre storlek och kostnadseffektiv massproduktion också nyckeln för framtida WDM-sändtagare.
Därför, bland de olika Comb Signal Generator-koncept, är chip-skala-enheter av särskilt intresse. I kombination med mycket skalbara fotoniska integrerade kretsar för datasignalmodulering, multiplexering, routing och mottagning, kan sådana enheter inneha nyckeln till kompakt, mycket effektiva WDM -sändtagare som kan tillverkas i stora mängder till låga kostnader, med överföringskapacitet upp till TENS av TBIT/S per fiber.

Följande figur visar ett schema över en WDM-sändare med hjälp av en optisk frekvenskam FCG som en ljuskälla med flera våglängd. FCG-kamsignalen är först separerad i en demultiplexer (DEMUX) och går sedan in i en EOM-elektrooptisk modulator. Genom signalen utsätts för avancerad QAM -kvadraturamplitudmodulering för optimal spektraleffektivitet (SE).

Vid sändarutrymmet rekombineras kanalerna i en multiplexer (MUX) och WDM -signalerna överförs över enstaka lägesfiber. I den mottagande änden använder våglängdsdelningsmultiplexeringsmottagaren (WDM RX) den LO Lokala oscillatorn för den andra FCG för multiwavel -koherent detektion. Kanalerna för ingången WDM -signaler separeras av en demultiplexer och matas till den sammanhängande mottagaruppsättningen (COH. Rx). där demultiplexeringsfrekvensen för den lokala oscillatorn LO används som en fasreferens för varje sammanhängande mottagare. Prestandan för sådana WDM -länkar beror uppenbarligen i stor utsträckning på den underliggande kamsignalgeneratorn, särskilt den optiska linjens bredd och den optiska effekten per kamlinje.

Naturligtvis är optisk frekvenskamteknologi fortfarande i utvecklingsstadiet, och dess applikationsscenarier och marknadsstorlek är relativt små. Om det kan övervinna tekniska flaskhalsar, minska kostnaderna och förbättra tillförlitligheten, kommer det att vara möjligt att uppnå applikationer på skalanivå vid optisk överföring.