Som vi vet har WDM WDM-teknik sedan 1990-talet använts för långväga fiberoptiska länkar på hundratals eller till och med tusentals kilometer. För de flesta regioner i landet är fiberinfrastrukturen dess dyraste tillgång, medan kostnaden för transceiverkomponenter är relativt låg.
Men med explosionen av datahastigheter i nätverk som 5G, blir WDM-tekniken allt viktigare även i kortdistanslänkar, som distribueras i mycket större volymer och därför är mer känsliga för kostnaden och storleken på transceiverenheter.
För närvarande förlitar sig dessa nätverk fortfarande på tusentals enkelmodsoptiska fibrer som sänds parallellt genom kanaler för rymdmultiplexering, med relativt låga datahastigheter på högst några hundra Gbit/s (800G) per kanal, med ett litet antal möjliga applikationer i T-klassen.
Men inom en överskådlig framtid kommer konceptet med gemensam rumslig parallellisering snart att nå gränserna för sin skalbarhet och kommer att behöva kompletteras med 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 vad gäller antal kanaler och datahastighet är avgörande.
I detta sammanhang,den optiska frekvenskamgeneratorn (FCG)spelar en nyckelroll som en kompakt, fast ljuskälla med flera våglängder som kan tillhandahålla ett stort antal väldefinierade optiska bärare. Dessutom är en särskilt viktig fördel med optiska frekvenskammar att kamlinjerna i sig är lika långt i frekvens, vilket minskar kravet på interkanalskyddsband och undviker den frekvenskontroll som skulle krävas för en enda linje i ett konventionellt schema med en rad DFB-lasrar.
Det är viktigt att notera att dessa fördelar inte bara gäller för WDM-sändare utan även för deras mottagare, där diskreta lokala oscillatoruppsättningar (LO) kan ersättas av en enda kamgenerator. Användningen av LO-kamgeneratorer underlättar ytterligare digital signalbehandling för WDM-kanaler, vilket minskar mottagarens komplexitet och ökar fasbrustoleransen.
Dessutom gör användningen av LO-kamsignaler med faslåsning för parallell koherent mottagning det till och med möjligt att rekonstruera tidsdomänvågformen för hela WDM-signalen och på så sätt kompensera för försämringar orsakade av optiska olinjäriteter i transmissionsfibern. Utöver dessa konceptuella fördelar med kambaserad signalöverföring, är mindre storlek och kostnadseffektiv massproduktion också nyckeln för framtida WDM-sändtagare.
Bland de olika kamsignalgeneratorkoncepten är därför chip-skala anordningar av särskilt intresse. När de kombineras med mycket skalbara fotoniska integrerade kretsar för datasignalmodulering, multiplexering, routing och mottagning, kan sådana enheter hålla nyckeln till kompakta, högeffektiva WDM-sändtagare som kan tillverkas i stora kvantiteter till låg kostnad, med överföringskapaciteter på upp till tiotals av Tbit/s per fiber.
Följande figur visar ett schema över en WDM-sändare som använder en optisk frekvenskam FCG som en ljuskälla med flera våglängder. FCG-kamsignalen separeras först i en demultiplexer (DEMUX) och går sedan in i en EOM elektrooptisk modulator. Signalen utsätts därigenom för avancerad QAM-kvadraturamplitudmodulering för optimal spektral effektivitet (SE).
Vid sändarutgången kombineras kanalerna om i en multiplexor (MUX) och WDM-signalerna sänds över singelmodsfiber. Vid den mottagande änden använder våglängdsmultiplexeringsmottagaren (WDM Rx) LO-lokaloscillatorn för den 2:a FCG:n för koherent multivåglängdsdetektering. Kanalerna för de ingående WDM-signalerna separeras av en demultiplexor och matas till den koherenta mottagaruppsättningen (Coh. Rx). där demultiplexeringsfrekvensen för den lokala oscillatorn LO används som en fasreferens för varje koherent mottagare. Prestandan hos sådana WDM-länkar beror uppenbarligen i stor utsträckning på den underliggande kamsignalgeneratorn, i synnerhet den optiska linjebredden och den optiska effekten per kamlinje.
Naturligtvis är optisk frekvenskamteknologi fortfarande i utvecklingsstadiet, och dess tillämpningsscenarier och marknadsstorlek är relativt små. Om det kan övervinna tekniska flaskhalsar, minska kostnaderna och förbättra tillförlitligheten kommer det att vara möjligt att uppnå skalnivåapplikationer inom optisk överföring.
Posttid: 2024-nov-21