Peites de frecuencia óptica e transmisión óptica?

Como sabemos, desde a década de 1990, a tecnoloxía WDM WDM utilízase para enlaces de fibra óptica de longo percorrido de centos ou incluso miles de quilómetros. Para a maioría das rexións do país, a infraestrutura de fibra é o seu 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 5G, a tecnoloxía WDM é cada vez máis importante tamén nas ligazóns de curta distancia, que se despregan en volumes moito máis grandes e, polo tanto, son máis sensibles ao custo e ao tamaño dos conxuntos de 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 de como máximo uns centos de Gbit/s (800G) por canle, cun pequeno número de posibles. aplicacións na clase T.

Non obstante, nun futuro previsible, o concepto de paralelización espacial común chegará pronto aos límites da súa escalabilidade, e terá que complementarse coa paralelización espectral dos fluxos de datos en cada fibra para manter novos incrementos nas taxas de datos. Isto pode abrir un espazo de aplicación totalmente novo para a tecnoloxía WDM, no que a escalabilidade máxima en canto a número de canles e taxa de datos é fundamental.

Neste contexto,xerador de pente de frecuencia óptica (FCG)desempeña un papel fundamental como fonte de luz compacta, fixa e de varias lonxitudes de onda que pode proporcionar un gran número de portadores ópticos ben definidos. Ademais, unha vantaxe especialmente importante dos peites de frecuencia óptica é que as liñas de pente son intrinsecamente equidistantes en frecuencia, relaxando así o requisito de bandas de garda entre canles e evitando o control de frecuencia que sería necesario para unha única liña nun esquema convencional usando unha matriz de láseres DFB.

É importante notar que estas vantaxes aplícanse non só aos transmisores WDM senón tamén aos seus receptores, onde as matrices de osciladores locais discretos (LO) poden substituírse por un único xerador de pente. O uso de xeradores de pente LO facilita aínda máis o procesamento de sinal dixital para canles WDM, reducindo así a complexidade do receptor e aumentando a tolerancia ao ruído de fase.

Ademais, o uso de sinais LO comb con bloqueo 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 os deterioros causados ​​polas non linealidades ópticas na fibra de transmisión. Ademais destas vantaxes conceptuais da transmisión de sinal baseada en pente, o tamaño máis pequeno e a produción en masa rendible tamén son clave para os futuros transceptores WDM.
Polo tanto, entre os distintos conceptos do xerador de sinal de pente, 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 sinal de datos, estes dispositivos poden ser a clave para transceptores WDM compactos e altamente eficientes que poden fabricarse 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 utiliza un pente de frecuencia óptica FCG como fonte de luz de varias lonxitudes de onda. O sinal do peite FCG sepárase primeiro nun demultiplexor (DEMUX) e despois entra nun modulador electro-óptico EOM. A través, o sinal está sometido a unha modulación de amplitude en cuadratura QAM avanzada para unha eficiencia espectral óptima (SE).

Na saída do transmisor, as canles recombinanse nun multiplexor (MUX) e os sinais WDM transmítense 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 2º FCG para a detección coherente de varias lonxitudes de onda. As canles dos sinais WDM de entrada están separadas por un demultiplexor e aliméntanse á matriz de receptores coherentes (Coh. Rx). onde se utiliza a frecuencia de demultiplexación do oscilador local LO como referencia de fase para cada receptor coherente. O rendemento destes enlaces WDM obviamente depende en gran medida do xerador de sinal de pente subxacente, en particular do ancho da liña óptica e da potencia óptica por 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 técnicos, reducir custos e mellorar a fiabilidade, entón será posible conseguir aplicacións a escala na transmisión óptica.