شانه های فرکانس نوری و انتقال نوری؟

همانطور که می دانیم ، از دهه 1990 ، از فناوری WDM WDM برای پیوندهای فیبر نوری با فاصله طولانی صدها یا حتی هزاران کیلومتر استفاده شده است. برای بیشتر مناطق کشور ، زیرساخت فیبر گرانترین دارایی آن است ، در حالی که هزینه اجزای فرستنده نسبتاً کم است.
با این حال ، با انفجار نرخ داده ها در شبکه هایی مانند 5G ، فناوری WDM در پیوندهای مربوط به مساله کوتاه نیز به طور فزاینده ای اهمیت می یابد ، که در حجم بسیار بزرگتر مستقر می شوند و بنابراین نسبت به هزینه و اندازه مجامع فرستنده حساس تر هستند.

در حال حاضر ، این شبکه ها هنوز هم به هزاران الیاف نوری تک حالت که به طور موازی از طریق کانال های چند برابر تقسیم فضایی منتقل می شوند ، با نرخ داده نسبتاً کم حداکثر چند صد گیگابایت در ثانیه (800 گرم) در هر کانال ، با تعداد کمی کاربرد ممکن در کلاس T منتقل می شوند.

با این حال ، در آینده ای قابل پیش بینی ، مفهوم موازی سازی مکانی مشترک به زودی به حدود مقیاس پذیری آن می رسد و برای حفظ افزایش بیشتر نرخ داده ها باید با موازی سازی طیفی جریان های داده در هر فیبر تکمیل شود. این ممکن است فضای برنامه کاملاً جدیدی را برای فناوری WDM باز کند ، که در آن حداکثر مقیاس پذیری از نظر تعداد کانال ها و نرخ داده ها بسیار مهم است.

در این زمینه ،ژنراتور شانه فرکانس نوری (FCG)نقش اصلی را به عنوان یک منبع نور فشرده ، ثابت و چند موج بازی می کند که می تواند تعداد زیادی از حامل های نوری به خوبی تعریف شده را فراهم کند. علاوه بر این ، یک مزیت مهم مهم از شانه های فرکانس نوری این است که خطوط شانه از نظر فرکانس ذاتاً برابر هستند ، بنابراین نیاز به باند نگهبان بین کانال را آرام می کنند و از کنترل فرکانس که برای یک خط واحد در یک طرح معمولی با استفاده از آرایه ای از لیزرهای DFB لازم است ، آرام می شود.

توجه به این نکته حائز اهمیت است که این مزایا نه تنها در مورد فرستنده های WDM بلکه برای گیرنده های آنها نیز اعمال می شود ، جایی که آرایه های نوسان ساز محلی (LO) می توانند توسط یک ژنراتور شانه واحد جایگزین شوند. استفاده از ژنراتورهای LO Comb بیشتر پردازش سیگنال دیجیتال را برای کانال های WDM تسهیل می کند و از این طریق پیچیدگی گیرنده و افزایش تحمل نویز فاز را کاهش می دهد.

علاوه بر این ، استفاده از سیگنال های شانه LO با قفل فاز برای پذیرش منسجم موازی حتی باعث می شود شکل موج دامنه زمان کل سیگنال WDM را بازسازی کند ، بنابراین جبران اختلالات ناشی از غیرخطی های نوری در فیبر انتقال است. علاوه بر این مزایای مفهومی انتقال سیگنال مبتنی بر شانه ، اندازه کوچکتر و تولید انبوه مقرون به صرفه نیز برای فرستنده های WDM آینده مهم است.
بنابراین ، در بین مفاهیم مختلف ژنراتور سیگنال شانه ، دستگاه های مقیاس تراشه مورد توجه ویژه ای هستند. هنگامی که با مدارهای مجتمع فوتونیک بسیار مقیاس پذیر برای مدولاسیون سیگنال داده ، چند برابر شدن ، مسیریابی و پذیرش ترکیب می شود ، چنین دستگاه هایی ممکن است کلید انتقال دهنده های WDM کاملاً کارآمد و کارآمد را که می توانند در مقادیر زیادی با هزینه کم ساخته شوند ، نگه دارند ، با ظرفیت های انتقال تا ده ها تن در هر فیبر.

شکل زیر شماتیک از فرستنده WDM را با استفاده از یک شانه فرکانس نوری FCG به عنوان یک منبع نور چند موج نشان می دهد. سیگنال شانه FCG ابتدا در یک demultiplexer (DEMUX) از هم جدا می شود و سپس وارد یک تعدیل کننده الکترووپی EOM می شود. از طریق ، سیگنال برای بازده بهینه طیفی (SE) به مدولاسیون دامنه QAM پیشرفته در معرض پیشرفت قرار می گیرد.

در خروجی فرستنده ، کانال ها در یک مولتیپلکسر (MUX) نوترکیب می شوند و سیگنال های WDM از طریق فیبر تک حالت منتقل می شوند. در انتهای دریافت ، گیرنده چند برابر تقسیم طول موج (WDM RX) ، از نوسان ساز محلی LO از 2 FCG برای تشخیص منسجم چند موج استفاده می کند. کانال های سیگنال های ورودی WDM توسط یک demultiplexer از هم جدا شده و به آرایه گیرنده منسجم (Coh. Rx) تغذیه می شوند. در جایی که فرکانس demultiplexing نوسان ساز محلی LO به عنوان مرجع فاز برای هر گیرنده منسجم استفاده می شود. عملکرد چنین پیوندهای WDM بدیهی است که تا حد زیادی به تولید کننده سیگنال شانه زیرین بستگی دارد ، به ویژه عرض خط نوری و قدرت نوری در هر خط شانه.

البته ، فناوری شانه فرکانس نوری هنوز در مرحله توسعه است و سناریوهای کاربردی آن و اندازه بازار نسبتاً اندک است. اگر بتواند بر تنگناهای فنی غلبه کند ، هزینه ها را کاهش داده و قابلیت اطمینان را بهبود ببخشد ، در این صورت امکان دستیابی به برنامه های سطح مقیاس در انتقال نوری امکان پذیر خواهد بود.