We weten dat WDM-golflengtemultiplextechnologie sinds de jaren negentig wordt gebruikt voor glasvezelverbindingen over lange afstanden die honderden of zelfs duizenden kilometers bestrijken. Voor de meeste landen en regio's is glasvezelinfrastructuur het duurste bezit, terwijl de kosten van transceivercomponenten relatief laag zijn.
Met de explosieve groei van netwerkdatatransmissiesnelheden zoals 5G is WDM-technologie echter steeds belangrijker geworden bij verbindingen over korte afstanden, en het inzetvolume van korte verbindingen is veel groter, waardoor de kosten en omvang van transceivercomponenten gevoeliger worden.
Op dit moment zijn deze netwerken nog steeds afhankelijk van duizenden single-mode optische vezels voor parallelle transmissie via ruimteverdeelmultiplexkanalen, en de datasnelheid van elk kanaal is relatief laag, hoogstens slechts een paar honderd Gbit/s (800G). T-level heeft mogelijk beperkte toepassingen.
Maar in de nabije toekomst zal het concept van gewone ruimtelijke parallellisatie spoedig zijn schaalbaarheidslimiet bereiken, en moet het worden aangevuld met spectrumparallellisatie van datastromen in elke vezel om verdere verbeteringen in de datasnelheden te behouden. Dit zou een geheel nieuwe toepassingsruimte kunnen openen voor golflengteverdelingsmultiplextechnologie, waarbij de maximale schaalbaarheid van kanaalnummer en datasnelheid cruciaal is.
In dit geval kan de frequentiekamgenerator (FCG), als een compacte en vaste lichtbron met meerdere golflengten, een groot aantal goed gedefinieerde optische dragers leveren en zo een cruciale rol spelen. Bovendien is een bijzonder belangrijk voordeel van optische frequentiekammen dat de kamlijnen in essentie op gelijke afstand van elkaar liggen wat betreft frequentie, waardoor de vereisten voor inter-kanaal beschermbanden kunnen worden versoepeld en de frequentiecontrole kan worden vermeden die vereist is voor enkele lijnen in traditionele schema's die gebruik maken van DFB-laserarrays.
Opgemerkt moet worden dat deze voordelen niet alleen van toepassing zijn op de zender van golflengteverdelingsmultiplexing, maar ook op de ontvanger ervan, waar de discrete lokale oscillator (LO)-array kan worden vervangen door een enkele kamgenerator. Het gebruik van LO-kamgeneratoren kan de digitale signaalverwerking in multiplexkanalen met golflengteverdeling verder vergemakkelijken, waardoor de complexiteit van de ontvanger wordt verminderd en de faseruistolerantie wordt verbeterd.
Bovendien kan het gebruik van LO-kamsignalen met fasevergrendelde functie voor parallelle coherente ontvangst zelfs de tijddomeingolfvorm van het volledige golflengtemultiplexsignaal reconstrueren, waardoor de schade wordt gecompenseerd die wordt veroorzaakt door de optische niet-lineariteit van de transmissievezel. Naast de conceptuele voordelen gebaseerd op kamsignaaltransmissie, zijn kleinere afmetingen en economisch efficiënte grootschalige productie ook sleutelfactoren voor toekomstige transceivers met golflengteverdelingsmultiplex.
Daarom zijn onder de verschillende kamsignaalgeneratorconcepten vooral apparaten op chipniveau opmerkelijk. In combinatie met zeer schaalbare fotonische geïntegreerde schakelingen voor datasignaalmodulatie, multiplexing, routering en ontvangst kunnen dergelijke apparaten de sleutel worden tot compacte en efficiënte golflengtemultiplexzendontvangers die in grote hoeveelheden tegen lage kosten kunnen worden vervaardigd, met een transmissiecapaciteit van tientallen Tbit/s per vezel.
Aan de uitgang van het zendende uiteinde wordt elk kanaal opnieuw gecombineerd via een multiplexer (MUX) en wordt het multiplexsignaal met golflengteverdeling verzonden via single-mode glasvezel. Aan de ontvangende kant gebruikt de golflengtemultiplexontvanger (WDM Rx) de lokale LO-oscillator van de tweede FCG voor detectie van interferentie met meerdere golflengten. Het kanaal van het ingangsmultiplexsignaal met golflengteverdeling wordt gescheiden door een demultiplexer en vervolgens naar een coherente ontvangerarray (Coh. Rx) gestuurd. Onder hen wordt de demultiplexfrequentie van de lokale oscillator LO gebruikt als fasereferentie voor elke coherente ontvanger. De prestatie van deze multiplexverbinding met golflengteverdeling hangt uiteraard grotendeels af van de basiskamsignaalgenerator, vooral de breedte van het licht en het optische vermogen van elke kamlijn.
Uiteraard bevindt de optische frequentiekamtechnologie zich nog in de ontwikkelingsfase en zijn de toepassingsscenario's en de marktomvang ervan relatief klein. Als het technologische knelpunten kan overwinnen, de kosten kan verlagen en de betrouwbaarheid kan verbeteren, kan het toepassingen op schaalniveau in optische transmissie bereiken.
Posttijd: 19 december 2024