Sabemos que desde a década de 1990, a tecnologia de multiplexação por divisão de comprimento de onda WDM tem sido usada em centenas ou mesmo milhares de quilômetros de links de fibra óptica de longa distância. Para a maioria dos países, a infra-estrutura de fibra óptica é o seu activo mais caro, enquanto o custo dos componentes do transceptor é relativamente baixo.
No entanto, com o crescimento explosivo das taxas de transmissão de dados em redes como 5G, a tecnologia WDM também está a tornar-se cada vez mais importante em ligações de curta distância, que são implementadas em volumes muito maiores e, portanto, têm um impacto no custo dos componentes do transceptor. e o tamanho também são mais sensíveis.
Atualmente, essas redes ainda dependem de milhares de fibras ópticas monomodo para transmissão paralela através de canais de multiplexação por divisão espacial, e a taxa de dados de cada canal é relativamente baixa, apenas algumas centenas de Gbit/s (800G) no máximo. O nível T é possível Existem poucas aplicações.
Mas num futuro próximo, o conceito de paralelização espacial comum atingirá em breve o limite da sua escalabilidade e deverá ser complementado pela paralelização espectral do fluxo de dados em cada fibra para sustentar novos aumentos nas taxas de dados. Isto pode abrir um novo espaço de aplicação para a tecnologia de multiplexação por divisão de comprimento de onda, onde a escalabilidade máxima do número de canais e da taxa de dados é crucial.
Nesse contexto,o gerador de pente de frequência óptica (FCG)desempenha um papel fundamental como uma fonte de luz compacta e fixa de vários comprimentos de onda que pode fornecer um grande número de portadoras ópticas bem definidas. Além disso, uma vantagem particularmente importante dos pentes de frequência óptica é que as linhas de pente são inerentemente equidistantes em frequência, relaxando assim os requisitos para bandas de guarda entre canais e evitando a necessidade de esquemas tradicionais usando matrizes de laser DFB. Controle de frequência em uma única linha.
É importante notar que essas vantagens se aplicam não apenas ao transmissor WDM, mas também ao seu receptor, onde um conjunto de osciladores locais discretos (LOs) pode ser substituído por um único gerador de pente. O processamento de sinal digital de canais multiplexados por divisão de comprimento de onda pode ser ainda mais facilitado usando um gerador LO comb, reduzindo assim a complexidade do receptor e melhorando a margem de ruído de fase.
Além disso, o uso de sinais LO comb com função de bloqueio de fase para recepção paralela coerente pode até reconstruir a forma de onda no domínio do tempo de todo o sinal multiplexado por divisão de comprimento de onda, compensando assim os danos causados pela não linearidade óptica da fibra de transmissão. Além dessas vantagens conceituais baseadas na sinalização em pente, o tamanho menor e a produção em massa econômica também são fundamentais para futuros transceptores de multiplexação por divisão de comprimento de onda.
Portanto, entre vários conceitos de geradores de sinais de pente, os dispositivos em escala de chip são de particular interesse. Quando combinados com circuitos integrados fotônicos altamente escaláveis para modulação, multiplexação, roteamento e recepção de sinais de dados, tais dispositivos podem se tornar a chave para transceptores compactos e eficientes de multiplexação por divisão de comprimento de onda que podem operar em baixas temperaturas. , e a capacidade de transmissão de cada fibra óptica pode chegar a dezenas de Tbit/s.
A figura abaixo mostra o diagrama esquemático de um transmissor multiplexador por divisão de comprimento de onda usando um pente de frequência óptica FCG como fonte de luz de vários comprimentos de onda. O sinal pente FCG é primeiro separado no demultiplexador (DEMUX) e depois entra no modulador eletro-óptico EOM. Através, para obter a melhor eficiência espectral (SE), o sinal é submetido à modulação avançada de amplitude em quadratura QAM.
Na saída do transmissor, cada canal é recombinado em um multiplexador (MUX), e o sinal multiplexado por divisão de comprimento de onda é transmitido através de fibra óptica monomodo. Na extremidade receptora, o receptor multiplexador por divisão de comprimento de onda (WDM Rx) usa o oscilador local LO do segundo FCG para realizar detecção coerente de múltiplos comprimentos de onda. Os canais do sinal multiplexado por divisão de comprimento de onda de entrada são separados por um demultiplexador e então alimentados no conjunto de receptores coerente (Coh. Rx). Dentre eles, a frequência de demultiplexação do oscilador local LO é utilizada como referência de fase de cada receptor coerente. O desempenho de tal link de multiplexação por divisão de comprimento de onda depende obviamente muito do gerador de sinal de pente básico, especificamente da largura da luz e da potência óptica de cada linha de pente.
É claro que a tecnologia de pente de frequência óptica ainda está em fase de desenvolvimento e seus cenários de aplicação e tamanho de mercado são relativamente pequenos. Se conseguir superar gargalos técnicos, reduzir custos e melhorar a confiabilidade, será possível alcançar aplicações em larga escala na transmissão óptica.
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