Som vi ved, har WDM WDM-teknologi været brugt til langdistance fiberoptiske forbindelser på hundredvis eller endda tusindvis af kilometer siden 1990'erne. For de fleste regioner i landet er fiberinfrastrukturen det dyreste aktiv, mens omkostningerne til transceiverkomponenter er relativt lave.
Men med eksplosionen i datahastigheder i netværk som 5G bliver WDM-teknologi også stadig vigtigere i kortdistanceforbindelser, som implementeres i meget større mængder og derfor er mere følsomme over for omkostningerne og størrelsen af transceiver-enheder.
I øjeblikket er disse netværk stadig afhængige af tusindvis af single-mode optiske fibre, der transmitteres parallelt via kanaler med rumdelingsmultipleksering, med relativt lave datahastigheder på højst et par hundrede Gbit/s (800G) pr. kanal, med et lille antal mulige anvendelser i T-klassen.
I den nærmeste fremtid vil konceptet med fælles rumlig parallelisering dog snart nå grænserne for sin skalerbarhed og skal suppleres med spektral parallelisering af datastrømmene i hver fiber for at opretholde yderligere stigninger i datahastigheder. Dette kan åbne et helt nyt anvendelsesområde for WDM-teknologi, hvor maksimal skalerbarhed med hensyn til antal kanaler og datahastighed er afgørende.
I denne sammenhæng,den optiske frekvenskamgenerator (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 er iboende lige langt fra hinanden i frekvens, hvilket letter kravet om beskyttelsesbånd mellem kanaler og undgår den frekvenskontrol, der ville være nødvendig for en enkelt linje i et konventionelt skema, der bruger 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 lokale oscillator (LO) arrays kan erstattes af en enkelt kamgenerator. Brugen af LO-kamgeneratorer letter yderligere digital signalbehandling for WDM-kanaler, hvorved modtagerens kompleksitet reduceres og fasestøjtolerancen øges.
Derudover gør brugen af LO-kamsignaler med faselåsning til parallel kohærent modtagelse det endda muligt at rekonstruere tidsdomænebølgeformen for 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.
Derfor er chip-skala-enheder af særlig interesse blandt de forskellige kamsignalgeneratorkoncepter. Når de kombineres med meget skalerbare fotoniske integrerede kredsløb til datasignalmodulation, multipleksing, routing og modtagelse, kan sådanne enheder være nøglen til kompakte, yderst effektive WDM-transceivere, der kan fremstilles i store mængder til lave omkostninger, med transmissionskapaciteter på op til ti Tbit/s pr. fiber.
Den følgende figur viser en skematisk fremstilling af en WDM-transmitter, der bruger en optisk frekvenskam FCG som en lyskilde med flere bølgelængder. FCG-kamsignalet separeres først i en demultiplexer (DEMUX) og føres derefter ind i en elektrooptisk EOM-modulator. Derefter underkastes signalet avanceret QAM-kvadraturamplitudemodulation for optimal spektral effektivitet (SE).
Ved transmitterudgangen rekombineres kanalerne i en multiplekser (MUX), og WDM-signalerne transmitteres via single-mode fiber. I modtagerenden bruger bølgelængdemultipleksmodtageren (WDM Rx) den lokale oscillator LO fra den 2. FCG til kohærent detektion af multibølgelængde. Kanalerne for de indgående WDM-signaler er adskilt af en demultiplekser og ført til den kohærente modtageropsætning (Coh. Rx), hvor demultipleksfrekvensen for den lokale oscillator LO bruges som 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.
Optisk frekvenskamteknologi er naturligvis stadig i udviklingsfasen, og dens anvendelsesscenarier og markedsstørrelse er relativt lille. Hvis den kan overvinde tekniske flaskehalse, reducere omkostninger og forbedre pålideligheden, vil det være muligt at opnå skalabaserede anvendelser inden for optisk transmission.
Opslagstidspunkt: 21. november 2024