Мы знаем, что с 1990-х годов технология мультиплексирования с разделением по длине волны WDM использовалась для дальних оптоволоконных линий связи, охватывающих сотни или даже тысячи километров. Для большинства стран и регионов оптоволоконная инфраструктура является самым дорогим активом, в то время как стоимость компонентов трансивера относительно невелика.
Однако в связи с бурным ростом скоростей передачи данных в сетях, таких как 5G, технология WDM становится все более важной в каналах связи на короткие расстояния, а объем развертывания коротких каналов связи значительно увеличивается, что делает стоимость и размер компонентов приемопередатчика более чувствительными.
В настоящее время эти сети по-прежнему используют тысячи одномодовых оптических волокон для параллельной передачи данных через каналы с пространственным разделением каналов, а скорость передачи данных каждого канала относительно низкая, максимум несколько сотен Гбит/с (800G). Уровень T может иметь ограниченное применение.
Но в обозримом будущем концепция обычного пространственного параллелизма вскоре достигнет своего предела масштабируемости и должна быть дополнена спектральным параллелизмом потоков данных в каждом волокне для поддержания дальнейшего улучшения скорости передачи данных. Это может открыть совершенно новое пространство приложений для технологии мультиплексирования с разделением по длине волны, где максимальная масштабируемость числа каналов и скорости передачи данных имеет решающее значение.
В этом случае генератор частотной гребенки (FCG), как компактный и фиксированный многоволновой источник света, может обеспечить большое количество четко определенных оптических носителей, тем самым играя решающую роль. Кроме того, особенно важным преимуществом оптической частотной гребенки является то, что линии гребенки по существу эквидистантны по частоте, что может ослабить требования к межканальным защитным полосам и избежать управления частотой, необходимого для одиночных линий в традиционных схемах с использованием лазерных массивов DFB.
Следует отметить, что эти преимущества применимы не только к передатчику с мультиплексированием по длине волны, но и к его приемнику, где дискретная решетка гетеродина (LO) может быть заменена одним генератором гребня. Использование генераторов гребня LO может дополнительно облегчить цифровую обработку сигналов в каналах с мультиплексированием по длине волны, тем самым уменьшая сложность приемника и улучшая устойчивость к фазовому шуму.
Кроме того, использование сигналов LO-гребенки с функцией фазовой синхронизации для параллельного когерентного приема может даже восстановить временную форму волны всего сигнала с мультиплексированием по длине волны, тем самым компенсируя ущерб, вызванный оптической нелинейностью передающего волокна. В дополнение к концептуальным преимуществам, основанным на передаче сигнала гребенки, меньший размер и экономически эффективное крупномасштабное производство также являются ключевыми факторами для будущих трансиверов с мультиплексированием по длине волны.
Поэтому среди различных концепций генераторов гребенчатых сигналов устройства на уровне чипа заслуживают особого внимания. В сочетании с высокомасштабируемыми фотонными интегральными схемами для модуляции, мультиплексирования, маршрутизации и приема сигналов данных такие устройства могут стать ключом к компактным и эффективным трансиверам с мультиплексированием по длине волны, которые можно производить в больших количествах при низких затратах, с пропускной способностью в десятки Тбит/с на волокно.
На выходе передающего конца каждый канал рекомбинируется через мультиплексор (MUX), а сигнал с разделением по длине волны передается через одномодовое волокно. На приемном конце приемник с разделением по длине волны (WDM Rx) использует локальный генератор LO второго FCG для обнаружения многоволновой интерференции. Канал входного сигнала с разделением по длине волны разделяется демультиплексором и затем отправляется в когерентную решетку приемника (Coh. Rx). Среди них частота демультиплексирования локального генератора LO используется в качестве опорной фазы для каждого когерентного приемника. Производительность этой линии с разделением по длине волны, очевидно, во многом зависит от базового генератора гребенчатого сигнала, особенно от ширины света и оптической мощности каждой гребенчатой линии.
Конечно, технология оптической частотной гребенки все еще находится в стадии разработки, а ее сценарии применения и размер рынка относительно невелики. Если она сможет преодолеть технологические узкие места, снизить затраты и повысить надежность, она может достичь масштабного уровня приложений в оптической передаче.
Время публикации: 19 декабря 2024 г.