Pente de frecuencia óptica e transmisión óptica?

Sabemos que desde a década dos noventa, a tecnoloxía de multiplexación de división de lonxitude de onda de WDM utilizouse para enlaces de fibra óptica de longa distancia que abarcan centos ou incluso 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 da rede como 5G, a tecnoloxía WDM volveuse cada vez máis importante en enlaces a curta distancia, e o volume de despregamento de enlaces curtos é moito maior, o que fai máis sensible o custo e o tamaño dos compoñentes do transceptor.

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

Pero no futuro previsible, o concepto de paralelización espacial ordinaria alcanzará pronto o seu límite de escalabilidade e debe complementarse mediante a 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 da división de onda, onde a máxima escalabilidade do número de canle e a taxa de datos é crucial.

Neste caso, o xerador de pente de frecuencia (FCG), como unha fonte de luz de lonxitude de onda compacta e fixada, pode proporcionar un gran número de transportistas ópticos ben definidos, xogando 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 bandas de garda de canles e evitar o control de frecuencia necesario para liñas individuais en esquemas tradicionais mediante matrices láser DFB.

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

Ademais, usar sinais de pente LO con función bloqueada por fase para a recepción coherente paralela pode incluso reconstruír a forma de onda do dominio do tempo de todo o sinal de multiplexación da 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 do sinal de pente, o tamaño menor e a produción a gran escala económica e eficaz son tamén factores clave para os futuros transceptores de multiplexación da división de onda.

Polo tanto, entre varios conceptos de xeradores de sinal de pente, os dispositivos a nivel de chip son especialmente destacables. Cando se combinan con circuítos integrados fotónicos altamente escalables para a modulación do sinal de datos, multiplexación, enrutamento e recepción, tales dispositivos poden chegar a ser clave para transceiras de multiplexación de división de lonxitude de onda compactas e eficientes que se poden fabricar en grandes cantidades a baixo custo, con 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 de división de lonxitude de onda transmítese a través de fibra dun só modo. No extremo receptor, o receptor de multiplexación da división de lonxitude de onda (WDM RX) usa o oscilador local LO do segundo FCG para a detección de interferencias de lonxitude de onda multi. A canle do sinal de multiplexación de división de lonxitude de onda de entrada está separada por un demultiplexer e logo enviada a unha matriz de receptor coherente (Coh. RX). Entre eles, a frecuencia de demultiplexación do oscilador local LO úsase como referencia de fase para cada receptor coherente. O rendemento desta ligazón de multiplexación de división de lonxitude de onda depende obviamente no xerador de sinal de pente básico, especialmente o ancho da luz e a 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 bloqueos tecnolóxicos, reducir os custos e mellorar a fiabilidade, pode conseguir aplicacións a nivel de escala en transmisión óptica.