Peite de frecuencia óptica e transmisión óptica?

Sabemos que desde a década de 1990, a tecnoloxía de multiplexación por división de lonxitude de onda WDM utilizouse para enlaces de fibra óptica de longa distancia que abarcan centos ou mesmo miles de quilómetros. Para a maioría dos países e rexións, a infraestrutura de fibra óptica é o seu activo máis caro, mentres que o custo dos compoñentes do transceptor é relativamente baixo.

Non obstante, co crecemento explosivo das taxas de transmisión de datos de rede, como 5G, a tecnoloxía WDM fíxose cada vez máis importante nas ligazóns de curta distancia e o volume de implantación de ligazóns curtas é moito maior, facendo que o custo e o tamaño dos compoñentes do transceptor sexan máis sensibles.

Na actualidade, estas redes aínda dependen de miles de fibras ópticas monomodo para a transmisión paralela a través de canles de multiplexación por división espacial, e a taxa de datos de cada canle é relativamente baixa, como moito só uns centos de Gbit/s (800G). O nivel T pode ter aplicacións limitadas.

Pero nun futuro previsible, o concepto de paralelización espacial ordinaria chegará pronto ao seu límite de escalabilidade, e debe complementarse coa paralelización do espectro dos fluxos de datos en cada fibra para manter novas melloras nas taxas de datos. Isto pode abrir un espazo de aplicación totalmente novo para a tecnoloxía de multiplexación por división de lonxitude de onda, onde a máxima escalabilidade do número de canles e da taxa de datos é crucial.

Neste caso, o xerador de pente de frecuencia (FCG), como fonte de luz de lonxitude de onda múltiple compacta e fixa, pode proporcionar un gran número de portadores ópticos ben definidos, desempeñando así un papel crucial. Ademais, unha vantaxe especialmente importante do pente de frecuencia óptica é que as liñas de pente son esencialmente equidistantes en frecuencia, o que pode relaxar os requisitos para as bandas de garda entre canles e evitar o control de frecuencia necesario para liñas simples nos esquemas tradicionais que usan matrices láser DFB.

Nótese que estas vantaxes non só son aplicables ao transmisor de multiplexación por división de lonxitude de onda, senón tamén ao seu receptor, onde a matriz de osciladores locais discretos (LO) pode substituírse por un único xerador de pente. O uso de xeradores de pente LO pode facilitar aínda máis o procesamento de sinal dixital nas canles de multiplexación por división de lonxitude de onda, reducindo así a complexidade do receptor e mellorando a tolerancia ao ruído de fase.

Ademais, o uso de sinais de pente LO con función de bloqueo de fase para a recepción coherente paralela pode incluso reconstruír a forma de onda do dominio do tempo de todo o sinal de multiplexación por división de lonxitude de onda, compensando así o dano causado pola non linealidade óptica da fibra de transmisión. Ademais das vantaxes conceptuais baseadas na transmisión de sinal de pente, o tamaño máis pequeno e a produción a grande escala económicamente eficiente tamén son factores clave para os futuros transceptores de multiplexación por división de lonxitude de onda.

Polo tanto, entre varios conceptos xeradores de sinal de pente, destacan especialmente os dispositivos de nivel de chip. Cando se combinan con circuítos integrados fotónicos altamente escalables para a modulación, multiplexación, enrutamento e recepción do sinal de datos, estes dispositivos poden converterse en clave para transceptores de multiplexación por división de lonxitude de onda compactos e eficientes que se poden fabricar en grandes cantidades a baixo custo, cunha capacidade de transmisión de decenas de Tbit/s por fibra.

Na saída do extremo de envío, cada canle recombínase a través dun multiplexor (MUX) e o sinal de multiplexación por división de lonxitude de onda transmítese a través de fibra monomodo. No extremo receptor, o receptor de multiplexación por división de lonxitude de onda (WDM Rx) usa o oscilador local LO do segundo FCG para a detección de interferencias de lonxitude de onda múltiple. A canle do sinal de multiplexación por división de lonxitude de onda de entrada está separada por un demultiplexor e despois envíase a unha matriz de receptores coherente (Coh. Rx). Entre eles, a frecuencia de demultiplexación do oscilador local LO utilízase como referencia de fase para cada receptor coherente. O rendemento deste enlace de multiplexación por división de lonxitude de onda obviamente depende en gran medida do xerador de sinal de pente básico, especialmente da anchura da luz e da potencia óptica de cada liña de pente.

Por suposto, a tecnoloxía de pente de frecuencia óptica aínda está en fase de desenvolvemento, e os seus escenarios de aplicación e o tamaño do mercado son relativamente pequenos. Se pode superar os pescozos de botella tecnolóxicos, reducir custos e mellorar a fiabilidade, pode acadar aplicacións de nivel de escala na transmisión óptica.