Zoals we weten wordt WDM WDM-technologie sinds de jaren negentig gebruikt voor langeafstandsglasvezelverbindingen van honderden of zelfs duizenden kilometers. Voor de meeste regio's van het land is de glasvezelinfrastructuur het duurste bezit, terwijl de kosten van transceivercomponenten relatief laag zijn.
Met de explosie van datasnelheden in netwerken zoals 5G wordt WDM-technologie echter ook steeds belangrijker in korteafstandsverbindingen, die in veel grotere volumes worden ingezet en daarom gevoeliger zijn voor de kosten en omvang van transceiverassemblages.
Momenteel zijn deze netwerken nog steeds afhankelijk van duizenden single-mode optische vezels die parallel worden verzonden via kanalen voor ruimteverdelingsmultiplexing, met relatief lage datasnelheden van maximaal een paar honderd Gbit/s (800G) per kanaal, met een klein aantal mogelijke verbindingen. toepassingen in de T-klasse.
In de nabije toekomst zal het concept van gemeenschappelijke ruimtelijke parallellisatie echter spoedig de grenzen van zijn schaalbaarheid bereiken en zal het moeten worden aangevuld met spectrale parallellisatie van de datastromen in elke vezel om verdere stijgingen van de datasnelheden mogelijk te maken. Dit kan een geheel nieuwe toepassingsruimte voor WDM-technologie openen, waarbij maximale schaalbaarheid in termen van aantal kanalen en datasnelheid cruciaal is.
In deze contextde optische frequentiekamgenerator (FCG)speelt een sleutelrol als compacte, vaste lichtbron met meerdere golflengten die een groot aantal goed gedefinieerde optische dragers kan leveren. Bovendien is een bijzonder belangrijk voordeel van optische frequentiekammen dat de kamlijnen intrinsiek equidistant zijn qua frequentie, waardoor de eis voor inter-kanaal beschermbanden wordt versoepeld en de frequentiecontrole wordt vermeden die nodig zou zijn voor een enkele lijn in een conventioneel schema met behulp van een reeks DFB-lasers.
Het is belangrijk op te merken dat deze voordelen niet alleen van toepassing zijn op WDM-zenders, maar ook op hun ontvangers, waarbij discrete lokale oscillator (LO)-arrays kunnen worden vervangen door een enkele kamgenerator. Het gebruik van LO-kamgeneratoren vergemakkelijkt de digitale signaalverwerking voor WDM-kanalen verder, waardoor de complexiteit van de ontvanger wordt verminderd en de faseruistolerantie toeneemt.
Bovendien maakt het gebruik van LO-kamsignalen met fasevergrendeling voor parallelle coherente ontvangst het zelfs mogelijk om de tijddomeingolfvorm van het gehele WDM-signaal te reconstrueren, waardoor de beperkingen worden gecompenseerd die worden veroorzaakt door optische niet-lineariteiten in de transmissievezel. Naast deze conceptuele voordelen van op kammen gebaseerde signaaloverdracht zijn kleinere afmetingen en kosteneffectieve massaproductie ook van cruciaal belang voor toekomstige WDM-transceivers.
Daarom zijn onder de verschillende kamsignaalgeneratorconcepten apparaten op chipschaal van bijzonder belang. In combinatie met zeer schaalbare fotonische geïntegreerde schakelingen voor datasignaalmodulatie, multiplexing, routering en ontvangst kunnen dergelijke apparaten de sleutel vormen tot compacte, zeer efficiënte WDM-transceivers die in grote hoeveelheden tegen lage kosten kunnen worden gefabriceerd, met transmissiecapaciteiten tot tientallen van Tbit/s per vezel.
De volgende afbeelding toont een schema van een WDM-zender die een optische frequentiekam FCG gebruikt als lichtbron met meerdere golflengten. Het FCG-kamsignaal wordt eerst gescheiden in een demultiplexer (DEMUX) en gaat vervolgens een EOM elektro-optische modulator binnen. Hierdoor wordt het signaal onderworpen aan geavanceerde QAM-kwadratuuramplitudemodulatie voor optimale spectrale efficiëntie (SE).
Bij het verlaten van de zender worden de kanalen opnieuw gecombineerd in een multiplexer (MUX) en worden de WDM-signalen verzonden via single-mode glasvezel. Aan de ontvangende kant gebruikt de golflengtemultiplexontvanger (WDM Rx) de lokale LO-oscillator van de 2e FCG voor coherente detectie met meerdere golflengten. De kanalen van de ingangs-WDM-signalen worden gescheiden door een demultiplexer en naar de coherente ontvangerarray (Coh. Rx) gevoerd. waarbij de demultiplexfrequentie van de lokale oscillator LO wordt gebruikt als fasereferentie voor elke coherente ontvanger. De prestatie van dergelijke WDM-verbindingen hangt uiteraard in grote mate af van de onderliggende kamsignaalgenerator, in het bijzonder de optische lijnbreedte en het optische vermogen per kamlijn.
Uiteraard bevindt de optische frequentiekamtechnologie zich nog in de ontwikkelingsfase en zijn de toepassingsscenario's en de marktomvang ervan relatief klein. Als het technische knelpunten kan overwinnen, de kosten kan verlagen en de betrouwbaarheid kan verbeteren, dan zal het mogelijk zijn om toepassingen op schaalniveau in optische transmissie te realiseren.
Posttijd: 21 november 2024