Peites de frecuencia óptica e transmisión óptica?

Como sabemos, dende a década de 1990, a tecnoloxía WDM (Wireless Device Management) empregouse para conexións de fibra óptica de longa distancia de centos ou incluso miles de quilómetros. Para a maioría das rexións do país, a infraestrutura de fibra é o activo máis caro, mentres que o custo dos compoñentes do transceptor é relativamente baixo.
Non obstante, coa explosión das taxas de datos en redes como o 5G, a tecnoloxía WDM tamén se está a volver cada vez máis importante nas ligazóns de curta distancia, que se despregan en volumes moito maiores e, polo tanto, son máis sensibles ao custo e ao tamaño dos conxuntos transceptores.

Actualmente, estas redes aínda dependen de miles de fibras ópticas monomodo transmitidas en paralelo a través de canles de multiplexación por división espacial, con taxas de datos relativamente baixas, como máximo duns poucos centos de Gbit/s (800 G) por canle, cun pequeno número de posibles aplicacións na clase T.

Non obstante, nun futuro previsible, o concepto de paralelización espacial común alcanzará axiña os límites da súa escalabilidade e terá que complementarse coa paralelización espectral dos fluxos de datos en cada fibra para manter novos aumentos nas taxas de datos. Isto pode abrir un novo espazo de aplicación para a tecnoloxía WDM, no que a máxima escalabilidade en termos de número de canles e taxa de datos é crucial.

Neste contexto,xerador de peites de frecuencia óptica (FCG)desempeña un papel fundamental como fonte de luz compacta, fixa e de lonxitudes de onda múltiples que pode proporcionar un gran número de portadoras ópticas ben definidas. Ademais, unha vantaxe particularmente importante dos peites de frecuencia ópticos é que as liñas dos peites son intrinsecamente equidistantes en frecuencia, o que facilita o requisito de bandas de garda entre canles e evita o control de frecuencia que sería necesario para unha única liña nun esquema convencional que emprega unha matriz de láseres DFB.

É importante ter en conta que estas vantaxes se aplican non só aos transmisores WDM, senón tamén aos seus receptores, onde as matrices de osciladores locais discretos (LO) poden ser substituídas por un único xerador de peites. O uso de xeradores de peites LO facilita aínda máis o procesamento dixital de sinais para canles WDM, reducindo así a complexidade do receptor e aumentando a tolerancia ao ruído de fase.

Ademais, o uso de sinais de peite LO con acoplamento de fase para a recepción coherente paralela permite incluso reconstruír a forma de onda no dominio do tempo de todo o sinal WDM, compensando así as deficiencias causadas polas non linealidades ópticas na fibra de transmisión. Ademais destas vantaxes conceptuais da transmisión de sinais baseada en peite, o tamaño máis pequeno e a produción en masa rendible tamén son clave para os futuros transceptores WDM.
Polo tanto, entre os diversos conceptos de xeradores de sinais de peite, os dispositivos a escala de chip son de especial interese. Cando se combinan con circuítos integrados fotónicos altamente escalables para a modulación, multiplexación, enrutamento e recepción de sinais de datos, estes dispositivos poden ser a clave para transceptores WDM compactos e altamente eficientes que se poden fabricar en grandes cantidades a baixo custo, con capacidades de transmisión de ata decenas de Tbit/s por fibra.

A seguinte figura representa un esquema dun transmisor WDM que emprega un FCG de peite de frecuencia óptica como fonte de luz de lonxitudes de onda múltiples. O sinal de peite FCG sepárase primeiro nun demultiplexor (DEMUX) e logo entra nun modulador electroóptico EOM. A través del, o sinal sométese a unha modulación de amplitude en cuadratura QAM avanzada para unha eficiencia espectral (SE) óptima.

Na saída do transmisor, os canais recombínanse nun multiplexor (MUX) e os sinais WDM transmítense por fibra monomodo. No extremo receptor, o receptor de multiplexación por división de lonxitudes de onda (WDM Rx) usa o oscilador local LO do segundo FCG para a detección coherente de múltiples lonxitudes de onda. Os canais dos sinais WDM de entrada están separados por un demultiplexor e alimentados á matriz de receptores coherentes (Coh. Rx), onde a frecuencia de desmultiplexación do oscilador local LO se usa como referencia de fase para cada receptor coherente. O rendemento destas ligazóns WDM obviamente depende en gran medida do xerador de sinais de peite subxacente, en particular do ancho da liña óptica e da potencia óptica por liña de peite.

Por suposto, a tecnoloxía de peites de frecuencia óptica aínda está en fase de desenvolvemento e os seus escenarios de aplicación e tamaño de mercado son relativamente pequenos. Se consegue superar os obstáculos técnicos, reducir os custos e mellorar a fiabilidade, será posible lograr aplicacións a nivel de escala na transmisión óptica.