Tần số quang và truyền quang?

Chúng ta biết rằng từ những năm 1990, công nghệ ghép kênh phân chia bước sóng WDM đã được sử dụng cho các liên kết sợi quang đường dài kéo dài hàng trăm hoặc thậm chí hàng ngàn km. Đối với hầu hết các quốc gia và khu vực, cơ sở hạ tầng sợi quang là tài sản đắt nhất của họ, trong khi chi phí của các thành phần bộ thu phát là tương đối thấp.

Tuy nhiên, với sự tăng trưởng bùng nổ của tốc độ truyền dữ liệu mạng như 5G, công nghệ WDM ngày càng trở nên quan trọng trong các liên kết khoảng cách ngắn và khối lượng triển khai của các liên kết ngắn lớn hơn nhiều, làm cho chi phí và kích thước của các thành phần bộ thu phát nhạy cảm hơn.

Hiện tại, các mạng này vẫn dựa vào hàng ngàn sợi quang một chế độ đơn để truyền song song thông qua các kênh ghép kênh phân chia không gian và tốc độ dữ liệu của mỗi kênh tương đối thấp, nhiều nhất chỉ vài trăm Gbit/s (800g). Cấp độ T có thể có các ứng dụng hạn chế.

Nhưng trong tương lai gần, khái niệm song song không gian thông thường sẽ sớm đạt đến giới hạn khả năng mở rộng của nó và phải được bổ sung bằng cách song song hóa các luồng dữ liệu trong mỗi sợi để duy trì sự cải thiện hơn nữa về tốc độ dữ liệu. Điều này có thể mở ra một không gian ứng dụng hoàn toàn mới cho công nghệ ghép kênh phân chia bước sóng, trong đó khả năng mở rộng tối đa của số kênh và tốc độ dữ liệu là rất quan trọng.

Trong trường hợp này, Trình tạo lược tần số (FCG), như một nguồn ánh sáng đa bước sóng nhỏ gọn và cố định, có thể cung cấp một số lượng lớn các chất mang quang được xác định rõ, do đó đóng một vai trò quan trọng. Ngoài ra, một lợi thế đặc biệt quan trọng của lược tần số quang học là các dòng lược về cơ bản là tương đương nhau về tần số, có thể nới lỏng các yêu cầu đối với các dải bảo vệ liên kênh và tránh điều khiển tần số cần thiết cho các dòng đơn trong các sơ đồ truyền thống sử dụng mảng laser DFB.

Cần lưu ý rằng những lợi thế này không chỉ áp dụng cho máy phát của ghép kênh phân chia bước sóng, mà còn cho máy thu của nó, trong đó mảng dao động cục bộ (LO) rời rạc có thể được thay thế bằng một bộ tạo lược duy nhất. Việc sử dụng các bộ tạo LO Comb có thể tạo điều kiện thuận lợi cho việc xử lý tín hiệu số trong các kênh ghép kênh phân chia bước sóng, do đó làm giảm độ phức tạp của máy thu và cải thiện khả năng chịu nhiễu pha.

Ngoài ra, bằng cách sử dụng các tín hiệu LO Comb với chức năng khóa pha để thu thập kết hợp song song thậm chí có thể tái tạo lại dạng sóng miền thời gian của toàn bộ tín hiệu ghép kênh phân chia bước sóng, do đó bù cho thiệt hại do phi tuyến quang của sợi truyền dẫn. Ngoài các lợi thế khái niệm dựa trên truyền tín hiệu Comb, kích thước nhỏ hơn và sản xuất quy mô lớn hiệu quả về mặt kinh tế cũng là những yếu tố chính cho các bộ thu phát đa kênh phân chia bước sóng trong tương lai.

Do đó, trong số các khái niệm tạo tín hiệu lược khác nhau, các thiết bị cấp chip đặc biệt đáng chú ý. Khi được kết hợp với các mạch tích hợp quang tử có thể mở rộng cao để điều chế tín hiệu dữ liệu, ghép kênh, định tuyến và thu, các thiết bị đó có thể trở thành chìa khóa để các bộ phát đa kênh phân chia bước sóng nhỏ gọn và hiệu quả có thể được sản xuất với số lượng lớn với chi phí thấp, với khả năng truyền hàng chục tbbit/s trên mỗi sợi.

Ở đầu ra của đầu gửi, mỗi kênh được kết hợp lại thông qua bộ ghép kênh (MUX) và tín hiệu ghép kênh phân chia bước sóng được truyền qua sợi đơn chế độ. Ở đầu nhận, máy thu ghép kênh phân chia bước sóng (WDM RX) sử dụng bộ dao động cục bộ LO của FCG thứ hai để phát hiện nhiễu đa bước sóng. Kênh của tín hiệu ghép kênh phân chia bước sóng đầu vào được phân tách bằng bộ khử trùng và sau đó được gửi đến một mảng máy thu kết hợp (Coh. Rx). Trong số đó, tần số giảm dần của bộ dao động cục bộ LO được sử dụng làm tham chiếu pha cho mỗi máy thu kết hợp. Hiệu suất của liên kết ghép kênh phân chia bước sóng này rõ ràng phụ thuộc phần lớn vào bộ tạo tín hiệu lược cơ bản, đặc biệt là chiều rộng của ánh sáng và công suất quang học của mỗi dòng lược.

Tất nhiên, công nghệ lược tần số quang vẫn đang trong giai đoạn phát triển, và các kịch bản ứng dụng và quy mô thị trường của nó là tương đối nhỏ. Nếu nó có thể khắc phục các tắc nghẽn công nghệ, giảm chi phí và cải thiện độ tin cậy, nó có thể đạt được các ứng dụng cấp quy mô trong truyền quang.