ما می‌دانیم که از دهه ۱۹۹۰، فناوری مالتی‌پلکسینگ تقسیم طول موج WDM برای لینک‌های فیبر نوری مسافت طولانی که صدها یا حتی هزاران کیلومتر را پوشش می‌دهند، مورد استفاده قرار گرفته است. برای اکثر کشورها و مناطق، زیرساخت فیبر نوری گران‌ترین دارایی آنهاست، در حالی که هزینه اجزای فرستنده-گیرنده نسبتاً پایین است.
با این حال، با رشد انفجاری نرخ انتقال داده شبکه مانند 5G، فناوری WDM در لینک‌های مسافت کوتاه اهمیت فزاینده‌ای پیدا کرده است و حجم استقرار لینک‌های کوتاه بسیار بیشتر است و هزینه و اندازه اجزای فرستنده-گیرنده را حساس‌تر می‌کند.
در حال حاضر، این شبکه‌ها هنوز به هزاران فیبر نوری تک حالته برای انتقال موازی از طریق کانال‌های مالتی پلکس تقسیم فضا متکی هستند و نرخ داده هر کانال نسبتاً پایین است، حداکثر تنها چند صد گیگابیت بر ثانیه (800G). سطح T ممکن است کاربردهای محدودی داشته باشد.
اما در آینده‌ای قابل پیش‌بینی، مفهوم موازی‌سازی فضایی معمولی به زودی به حد نهایی مقیاس‌پذیری خود خواهد رسید و باید با موازی‌سازی طیفی جریان‌های داده در هر فیبر تکمیل شود تا بهبودهای بیشتر در نرخ داده‌ها حفظ شود. این امر ممکن است یک فضای کاربردی کاملاً جدید برای فناوری مالتی‌پلکسینگ تقسیم طول موج ایجاد کند، جایی که حداکثر مقیاس‌پذیری تعداد کانال و نرخ داده بسیار مهم است.
در این حالت، مولد شانه فرکانسی (FCG)، به عنوان یک منبع نور چند طول موجی فشرده و ثابت، می‌تواند تعداد زیادی حامل نوری با تعریف مشخص را فراهم کند و بنابراین نقش حیاتی ایفا کند. علاوه بر این، یک مزیت بسیار مهم شانه فرکانسی نوری این است که خطوط شانه اساساً از نظر فرکانسی هم فاصله هستند، که می‌تواند الزامات مربوط به باندهای محافظ بین کانالی را کاهش داده و از کنترل فرکانس مورد نیاز برای خطوط منفرد در طرح‌های سنتی با استفاده از آرایه‌های لیزری DFB جلوگیری کند.
لازم به ذکر است که این مزایا نه تنها برای فرستنده مالتی‌پلکسینگ تقسیم طول موج، بلکه برای گیرنده آن نیز قابل استفاده است، جایی که آرایه نوسان‌ساز محلی گسسته (LO) را می‌توان با یک مولد شانه‌ای واحد جایگزین کرد. استفاده از مولدهای شانه‌ای LO می‌تواند پردازش سیگنال دیجیتال را در کانال‌های مالتی‌پلکسینگ تقسیم طول موج بیشتر تسهیل کند و در نتیجه پیچیدگی گیرنده را کاهش داده و تحمل نویز فاز را بهبود بخشد.
علاوه بر این، استفاده از سیگنال‌های شانه‌ای LO با عملکرد قفل فاز برای دریافت همدوس موازی حتی می‌تواند شکل موج حوزه زمان کل سیگنال مالتی‌پلکس تقسیم طول موج را بازسازی کند و در نتیجه آسیب ناشی از غیرخطی بودن نوری فیبر انتقال را جبران کند. علاوه بر مزایای مفهومی مبتنی بر انتقال سیگنال شانه‌ای، اندازه کوچکتر و تولید در مقیاس بزرگ با صرفه اقتصادی نیز از عوامل کلیدی برای فرستنده-گیرنده‌های مالتی‌پلکس تقسیم طول موج در آینده هستند.
بنابراین، در میان مفاهیم مختلف مولد سیگنال شانه‌ای، دستگاه‌های سطح تراشه به طور ویژه قابل توجه هستند. هنگامی که این دستگاه‌ها با مدارهای مجتمع فوتونیکی بسیار مقیاس‌پذیر برای مدولاسیون، مالتی‌پلکسینگ، مسیریابی و دریافت سیگنال داده ترکیب می‌شوند، می‌توانند به کلید فرستنده/گیرنده‌های مالتی‌پلکسینگ تقسیم طول موج فشرده و کارآمد تبدیل شوند که می‌توانند در مقادیر زیاد با هزینه کم و با ظرفیت انتقال ده‌ها ترابیت بر ثانیه در هر فیبر تولید شوند.
در خروجی سمت فرستنده، هر کانال از طریق یک مالتی‌پلکسر (MUX) دوباره ترکیب می‌شود و سیگنال مالتی‌پلکسر تقسیم طول موج از طریق فیبر تک حالته منتقل می‌شود. در سمت گیرنده، گیرنده مالتی‌پلکسر تقسیم طول موج (WDM Rx) از نوسان‌ساز محلی LO مربوط به FCG دوم برای تشخیص تداخل چند طول موجی استفاده می‌کند. کانال سیگنال مالتی‌پلکسر تقسیم طول موج ورودی توسط یک دی‌مالتی‌پلکسر جدا شده و سپس به یک آرایه گیرنده منسجم (Coh.Rx) ارسال می‌شود. در میان آنها، فرکانس دی‌مالتی‌پلکسر نوسان‌ساز محلی LO به عنوان مرجع فاز برای هر گیرنده منسجم استفاده می‌شود. عملکرد این لینک مالتی‌پلکسر تقسیم طول موج بدیهی است که تا حد زیادی به مولد سیگنال شانه‌ای پایه، به ویژه پهنای نور و توان نوری هر خط شانه‌ای بستگی دارد.
البته، فناوری شانه فرکانس نوری هنوز در مرحله توسعه است و سناریوهای کاربردی و اندازه بازار آن نسبتاً کوچک است. اگر بتواند بر تنگناهای فناوری غلبه کند، هزینه‌ها را کاهش دهد و قابلیت اطمینان را بهبود بخشد، ممکن است به کاربردهای در سطح مقیاس در انتقال نوری دست یابد.
زمان ارسال: ۱۹ دسامبر ۲۰۲۴