Sappiamo che dagli anni '90 la tecnologia WDM di multiplexing a divisione di lunghezza d'onda è stata utilizzata per centinaia o addirittura migliaia di chilometri di collegamenti in fibra ottica a lunga distanza. Per la maggior parte dei paesi, l’infrastruttura in fibra ottica rappresenta il bene più costoso, mentre il costo dei componenti del ricetrasmettitore è relativamente basso.
Tuttavia, con la crescita esplosiva delle velocità di trasmissione dati in reti come la 5G, la tecnologia WDM sta diventando sempre più importante anche nei collegamenti a breve distanza, che vengono utilizzati in volumi molto maggiori e incidono quindi sui costi dei componenti del ricetrasmettitore. e le dimensioni sono anche più sensibili.
Attualmente, queste reti si basano ancora su migliaia di fibre ottiche monomodali per la trasmissione parallela attraverso canali di multiplexing a divisione spaziale e la velocità di trasmissione dati di ciascun canale è relativamente bassa, solo poche centinaia di Gbit/s (800G) al massimo. Il livello T è possibile Ci sono poche applicazioni.
Ma nel prossimo futuro, il concetto di parallelizzazione spaziale ordinaria raggiungerà presto il limite della sua scalabilità e dovrà essere integrato dalla parallelizzazione spettrale del flusso di dati in ciascuna fibra per sostenere ulteriori aumenti della velocità dei dati. Ciò potrebbe aprire uno spazio applicativo completamente nuovo per la tecnologia di multiplexing a divisione di lunghezza d'onda, dove la massima scalabilità del numero di canali e della velocità dei dati è cruciale.
In questo contesto,il generatore di pettini di frequenza ottica (FCG)gioca un ruolo chiave come sorgente luminosa compatta e fissa a più lunghezze d'onda in grado di fornire un gran numero di portanti ottici ben definiti. Inoltre, un vantaggio particolarmente importante dei pettini di frequenza ottici è che le linee dei pettini sono intrinsecamente equidistanti in frequenza, allentando così i requisiti per le bande di guardia tra canali ed evitando la necessità di schemi tradizionali che utilizzano array laser DFB. Controllo della frequenza su una singola linea.
È importante notare che questi vantaggi si applicano non solo al trasmettitore WDM, ma anche al suo ricevitore, dove una serie di oscillatori locali discreti (LO) può essere sostituita da un singolo generatore a pettine. L'elaborazione del segnale digitale dei canali multiplexati a divisione di lunghezza d'onda può essere ulteriormente facilitata utilizzando un generatore a pettine LO, riducendo così la complessità del ricevitore e migliorando il margine del rumore di fase.
Inoltre, utilizzando segnali combinati LO con funzione di blocco di fase per una ricezione parallela coerente è possibile persino ricostruire la forma d'onda nel dominio del tempo dell'intero segnale multiplexato a divisione di lunghezza d'onda, compensando così i danni causati dalla non linearità ottica della fibra di trasmissione. Oltre a questi vantaggi concettuali basati sulla segnalazione a pettine, anche le dimensioni ridotte e la produzione di massa economicamente vantaggiosa sono fondamentali per i futuri ricetrasmettitori multiplexing a divisione di lunghezza d'onda.
Pertanto, tra i vari concetti di generatori di segnali a pettine, i dispositivi su scala chip sono di particolare interesse. Se combinati con circuiti integrati fotonici altamente scalabili per la modulazione, il multiplexing, l'instradamento e la ricezione del segnale dati, tali dispositivi potrebbero diventare la chiave per ricetrasmettitori multiplexing a divisione di lunghezza d'onda compatti ed efficienti che possono funzionare a bassi costi. , e la capacità di trasmissione di ciascuna fibra ottica può raggiungere le decine di Tbit/s.
La figura seguente illustra il diagramma schematico di un trasmettitore multiplexing a divisione di lunghezza d'onda che utilizza un FCG a pettine di frequenza ottica come sorgente luminosa a più lunghezze d'onda. Il segnale del pettine FCG viene prima separato nel demultiplexer (DEMUX) e poi entra nel modulatore elettro-ottico EOM. Attraverso, al fine di ottenere la migliore efficienza spettrale (SE), il segnale è sottoposto ad un'avanzata modulazione di ampiezza in quadratura QAM.
All'uscita del trasmettitore, ciascun canale viene ricombinato in un multiplexer (MUX) e il segnale multiplexato a divisione di lunghezza d'onda viene trasmesso attraverso la fibra ottica monomodale. All'estremità ricevente, il ricevitore multiplexing a divisione di lunghezza d'onda (WDM Rx) utilizza l'oscillatore locale LO del secondo FCG per eseguire il rilevamento coerente di più lunghezze d'onda. I canali del segnale multiplexato a divisione di lunghezza d'onda in ingresso vengono separati da un demultiplexer e quindi immessi nell'array di ricevitori coerente (Coh. Rx). Tra questi, la frequenza di demultiplexing dell'oscillatore locale LO viene utilizzata come riferimento di fase di ciascun ricevitore coerente. Le prestazioni di tale collegamento di multiplazione a divisione di lunghezza d'onda dipendono ovviamente in larga misura dal generatore di segnali a pettine di base, in particolare dall'ampiezza della luce e dalla potenza ottica di ciascuna linea a pettine.
Naturalmente, la tecnologia del pettine di frequenza ottica è ancora in fase di sviluppo e i suoi scenari applicativi e le dimensioni del mercato sono relativamente piccoli. Se riuscirà a superare i colli di bottiglia tecnici, a ridurre i costi e a migliorare l’affidabilità, sarà possibile realizzare applicazioni su larga scala nella trasmissione ottica.
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