شانه فرکانس نوری و انتقال نوری؟

ما می دانیم که از دهه 1990 ، فناوری چند برابر تقسیم طول موج WDM برای پیوندهای فیبر نوری از راه دور که صدها یا حتی هزاران کیلومتر در آن قرار دارد ، استفاده شده است. برای اکثر کشورها و مناطق ، زیرساخت های فیبر نوری گرانترین دارایی آنهاست ، در حالی که هزینه اجزای فرستنده نسبتاً کم است.

با این حال ، با رشد انفجاری نرخ انتقال داده های شبکه مانند 5G ، فناوری WDM در پیوندهای با مسافت کوتاه به طور فزاینده ای اهمیت پیدا کرده است و حجم استقرار پیوندهای کوتاه بسیار بزرگتر است و باعث می شود هزینه و اندازه اجزای فرستنده حساس تر شود.

در حال حاضر ، این شبکه ها هنوز هم برای انتقال موازی از طریق کانال های چند برابر کننده تقسیم فضایی به هزاران الیاف نوری تک حالت متکی هستند و میزان داده هر کانال نسبتاً کم است ، حداکثر تنها چند صد گیگابایت در ثانیه (800 گرم). سطح T ممکن است برنامه های محدودی داشته باشد.

اما در آینده ای قابل پیش بینی ، مفهوم موازی سازی مکانی معمولی به زودی به حد مقیاس پذیری آن می رسد و باید با موازی سازی طیف جریان های داده در هر فیبر تکمیل شود تا پیشرفت های بیشتری در نرخ داده ها داشته باشد. این ممکن است فضای برنامه کاملاً جدیدی را برای فناوری چند برابر تقسیم طول موج باز کند ، جایی که حداکثر مقیاس پذیری تعداد کانال و نرخ داده ها بسیار مهم است.

در این حالت ، ژنراتور شانه فرکانس (FCG) ، به عنوان یک منبع نور چند موج جمع و جور و ثابت ، می تواند تعداد زیادی از حامل های نوری به خوبی تعریف شده را فراهم کند ، بنابراین نقش مهمی ایفا می کند. علاوه بر این ، یک مزیت مهم مهم از شانه فرکانس نوری این است که خطوط شانه اساساً از نظر فرکانس برابر هستند ، که می تواند الزامات مربوط به نوارهای نگهبان بین کانال را آرام کند و از کنترل فرکانس مورد نیاز برای خطوط واحد در طرح های سنتی با استفاده از آرایه های لیزر DFB جلوگیری کند.

لازم به ذکر است که این مزایا نه تنها برای فرستنده چند برابر تقسیم طول موج قابل اجرا نیست ، بلکه به گیرنده آن نیز می رسد ، جایی که آرایه اسیلاتور محلی گسسته (LO) را می توان با یک ژنراتور شانه واحد جایگزین کرد. استفاده از ژنراتورهای Lo Comb می تواند پردازش سیگنال دیجیتال را در کانال های چند برابر تقسیم طول موج تسهیل کند و از این طریق پیچیدگی گیرنده و بهبود تحمل نویز فاز را کاهش می دهد.

علاوه بر این ، استفاده از سیگنال های شانه LO با عملکرد فاز قفل شده برای پذیرش منسجم موازی حتی می تواند شکل موج دامنه زمان کل سیگنال چند برابر تقسیم طول موج را بازسازی کند ، در نتیجه جبران خسارت ناشی از غیرخطی نوری فیبر انتقال. علاوه بر مزایای مفهومی مبتنی بر انتقال سیگنال شانه ، اندازه کوچکتر و تولید در مقیاس بزرگ از نظر اقتصادی نیز عوامل اصلی برای فرستنده های چند برابر تقسیم طول موج در آینده هستند.

بنابراین ، در بین مفاهیم مختلف ژنراتور سیگنال شانه ، دستگاه های سطح تراشه به ویژه قابل توجه هستند. هنگامی که با مدارهای یکپارچه فوتونی بسیار مقیاس پذیر برای مدولاسیون سیگنال داده ها ، چند برابر شدن ، مسیریابی و پذیرش ترکیب می شود ، چنین دستگاه هایی ممکن است برای انتقال دهنده های چند برابر و کارآمد تقسیم طول موج که می توانند در مقادیر زیادی با هزینه کم تولید شوند ، با ظرفیت انتقال ده ها TBIT/S در هر فیبر تبدیل شوند.

در خروجی انتهای ارسال ، هر کانال از طریق یک مولتیپلکسر (MUX) نوترکیب می شود و سیگنال چند برابر تقسیم طول موج از طریق فیبر تک حالت منتقل می شود. در انتهای دریافت ، گیرنده چند برابر تقسیم طول موج (WDM RX) از نوسان ساز محلی LO از FCG دوم برای تشخیص تداخل چند طول موج استفاده می کند. کانال سیگنال چند برابر تقسیم طول موج ورودی توسط یک demultiplexer از هم جدا شده و سپس به یک آرایه گیرنده منسجم (COH. RX) ارسال می شود. در میان آنها ، فرکانس demultiplexing نوسان ساز محلی LO به عنوان مرجع فاز برای هر گیرنده منسجم استفاده می شود. عملکرد این لینک چند برابر تقسیم طول موج بدیهی است که تا حد زیادی به مولد سیگنال شانه اصلی ، به ویژه عرض نور و قدرت نوری هر خط شانه بستگی دارد.

البته ، فناوری شانه فرکانس نوری هنوز در مرحله توسعه است و سناریوهای کاربردی و اندازه بازار آن نسبتاً اندک است. اگر بتواند بر تنگناهای فن آوری غلبه کند ، هزینه ها را کاهش دهد و قابلیت اطمینان را بهبود بخشد ، ممکن است در انتقال نوری به کاربردهای سطح مقیاس برسد.