Som vi ved, er WDM WDM-teknologien siden 1990'erne blevet brugt til langdistance-fiberoptiske forbindelser på hundreder eller endda tusinder af kilometer. For de fleste regioner i landet er fiberinfrastrukturen dets dyreste aktiv, mens omkostningerne til transceiverkomponenter er relativt lave.
Men med eksplosionen af datahastigheder i netværk som 5G bliver WDM-teknologien også mere og mere vigtig i kortdistanceforbindelser, som er installeret i meget større mængder og derfor er mere følsomme over for omkostningerne og størrelsen af transceiversamlinger.
I øjeblikket er disse netværk stadig afhængige af tusindvis af single-mode optiske fibre transmitteret parallelt gennem kanaler med rumdelingsmultipleksing, med relativt lave datahastigheder på højst et par hundrede Gbit/s (800G) pr. kanal, med et lille antal mulige applikationer i T-klassen.
Men inden for en overskuelig fremtid vil konceptet med fælles rumlig parallelisering snart nå grænserne for dets skalerbarhed og skal suppleres med spektral parallelisering af datastrømmene i hver fiber for at opretholde yderligere stigninger i datahastigheder. Dette kan åbne op for et helt nyt applikationsrum for WDM-teknologi, hvor maksimal skalerbarhed i form af antal kanaler og datahastighed er afgørende.
I denne sammenhæng,den optiske frekvens kam generator (FCG)spiller en nøglerolle som en kompakt, fast lyskilde med flere bølgelængder, der kan levere et stort antal veldefinerede optiske bærere. Derudover er en særlig vigtig fordel ved optiske frekvenskamme, at kamlinjerne i sig selv er ækvidistante i frekvens, hvilket letter kravet om inter-kanal beskyttelsesbånd og undgår den frekvenskontrol, der ville være påkrævet for en enkelt linje i et konventionelt skema ved hjælp af en række DFB-lasere.
Det er vigtigt at bemærke, at disse fordele ikke kun gælder for WDM-sendere, men også for deres modtagere, hvor diskrete lokaloscillator-arrays (LO) kan erstattes af en enkelt kamgenerator. Brugen af LO-kamgeneratorer letter yderligere digital signalbehandling for WDM-kanaler og reducerer derved modtagerens kompleksitet og øger fasestøjstolerancen.
Derudover gør brugen af LO-kamsignaler med faselåsning til parallel kohærent modtagelse det endda muligt at rekonstruere tidsdomænebølgeformen af hele WDM-signalet og dermed kompensere for forringelser forårsaget af optiske ulineariteter i transmissionsfiberen. Ud over disse konceptuelle fordele ved kambaseret signaltransmission er mindre størrelse og omkostningseffektiv masseproduktion også nøglen til fremtidige WDM-transceivere.
Blandt de forskellige kamsignalgeneratorkoncepter er chip-skalaanordninger derfor af særlig interesse. Når de kombineres med meget skalerbare fotoniske integrerede kredsløb til datasignalmodulation, multipleksing, routing og modtagelse, kan sådanne enheder have nøglen til kompakte, højeffektive WDM-transceivere, der kan fremstilles i store mængder til lave omkostninger, med transmissionskapaciteter på op til 10.000 af Tbit/s pr. fiber.
Følgende figur viser et skematisk billede af en WDM-sender, der bruger en optisk frekvenskam FCG som en lyskilde med flere bølgelængder. FCG-kamsignalet separeres først i en demultiplekser (DEMUX) og går derefter ind i en EOM elektro-optisk modulator. Signalet udsættes for avanceret QAM kvadratur amplitude modulation for optimal spektral effektivitet (SE).
Ved senderudgang bliver kanalerne rekombineret i en multiplekser (MUX), og WDM-signalerne transmitteres over single mode fiber. I den modtagende ende bruger bølgelængdemultiplekseringsmodtageren (WDM Rx) LO-lokaloscillatoren for 2. FCG til kohærent multibølgelængdedetektering. Kanalerne for indgangs-WDM-signalerne adskilles af en demultiplekser og føres til det kohærente modtagerarray (Coh. Rx). hvor demultipleksfrekvensen af den lokale oscillator LO bruges som en fasereference for hver kohærent modtager. Ydeevnen af sådanne WDM-links afhænger naturligvis i høj grad af den underliggende kamsignalgenerator, især den optiske linjebredde og den optiske effekt pr. kamlinje.
Selvfølgelig er optisk frekvenskamteknologi stadig i udviklingsstadiet, og dens anvendelsesscenarier og markedsstørrelse er relativt små. Hvis det kan overvinde tekniske flaskehalse, reducere omkostningerne og forbedre pålideligheden, så vil det være muligt at opnå skala-niveau applikationer inden for optisk transmission.
Indlægstid: 21. nov. 2024