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 cáp quang đường dài trải dài hàng trăm hoặc thậm chí hàng nghìn kilômét. Đối với hầu hết các quốc gia và khu vực, cơ sở hạ tầng cáp quang là tài sản đắt giá nhất của họ, trong khi chi phí của các thành phần thu phát lại tương đối thấp.
Tuy nhiên, với sự bùng nổ về 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 các liên kết ngắn lớn hơn nhiều, khiến chi phí và kích thước của các thành phần thu phát trở nên nhạy cảm hơn.
Hiện nay, các mạng này vẫn dựa vào hàng ngàn sợi quang đơn mode để truyền dẫn song song qua các kênh ghép kênh phân chia không gian, và tốc độ dữ liệu của mỗi kênh tương đối thấp, tối đa chỉ vài trăm Gbit/giây (800G). Mức T có thể có ứng dụng hạn chế.
Tuy nhiên, trong tương lai gần, khái niệm song song hóa không gian thông thường sẽ sớm đạt đến giới hạn khả năng mở rộng và cần được bổ sung bằng việc song song hóa phổ của các luồng dữ liệu trong mỗi sợi quang để duy trì những cải tiến 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, nơi khả năng mở rộng tối đa về số lượng kênh và tốc độ dữ liệu là rất quan trọng.
Trong trường hợp này, bộ tạo lược tần số (FCG), với vai trò là nguồn sáng đa bước sóng nhỏ gọn và cố định, có thể cung cấp một lượng lớn các sóng mang quang học được xác định rõ ràng, do đó đóng vai trò quan trọng. Ngoài ra, một ưu điểm đặc biệt quan trọng của lược tần số quang học là các vạch phổ về cơ bản có tần số cách đều nhau, điều này có thể giảm bớt yêu cầu về dải bảo vệ giữa các kênh và tránh việc điều khiển tần số cần thiết cho các vạch đơn trong các phương pháp truyền thống sử dụng mảng laser DFB.
Cần lưu ý rằng những ưu điểm này không chỉ áp dụng cho bộ phát của hệ thống ghép kênh phân chia bước sóng mà còn cho cả bộ thu, trong đó mảng bộ dao động cục bộ (LO) rời rạc có thể được thay thế bằng một bộ tạo tín hiệu dạng lược đơn. Việc sử dụng bộ tạo tín hiệu dạng lược LO có thể tạo điều kiện thuận lợi hơn nữa cho việc xử lý tín hiệu số trong các kênh ghép kênh phân chia bước sóng, từ đó giảm độ phức tạp của bộ thu và cải thiện khả năng chịu nhiễu pha.
Ngoài ra, việc sử dụng tín hiệu lược LO với chức năng khóa pha để thu tín hiệu đồng bộ song song thậm chí có thể tái tạo dạng sóng miền thời gian của toàn bộ tín hiệu ghép kênh phân chia bước sóng, từ đó bù đắp cho những hư hại do tính phi tuyến quang học của sợi truyền dẫn gây ra. Bên cạnh những ưu điểm về mặt khái niệm dựa trên truyền tín hiệu lược, kích thước nhỏ gọn và sản xuất quy mô lớn hiệu quả về mặt kinh tế cũng là những yếu tố then chốt cho các bộ thu phát ghép kênh phân chia bước sóng trong tương lai.
Do đó, trong số các khái niệm về bộ tạo tín hiệu dạng lược, các thiết bị ở cấp độ chip đặc biệt đáng chú ý. Khi kết hợp với các mạch tích hợp quang tử có khả năng mở rộng cao để điều chế, ghép kênh, định tuyến và thu tín hiệu dữ liệu, các thiết bị như vậy có thể trở thành chìa khóa cho các bộ thu phát ghép kênh phân chia bước sóng nhỏ gọn và hiệu quả, có thể được sản xuất với số lượng lớn với chi phí thấp, với dung lượng truyền tải hàng chục Tbit/giây trên mỗi sợi quang.
Ở đầu phát, 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 quang đơn mode. Ở đầu thu, bộ 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 tách bởi bộ tách kênh và sau đó được gửi đến mảng thu đồng bộ (Coh. Rx). Trong đó, tần số tách kênh của bộ dao động cục bộ LO được sử dụng làm tham chiếu pha cho mỗi bộ thu đồng bộ. Hiệu suất của liên kết ghép kênh phân chia bước sóng này rõ ràng phụ thuộc rất nhiều vào bộ tạo tín hiệu lược cơ bản, đặc biệt là độ rộng của ánh sáng và công suất quang của mỗi vạch lược.
Dĩ nhiên, công nghệ lược tần quang học vẫn đang trong giai đoạn phát triển, và các kịch bản ứng dụng cũng như quy mô thị trường của nó còn tương đối nhỏ. Nếu có thể khắc phục được những nút thắt công nghệ, giảm chi phí và nâng cao độ tin cậy, nó có thể đạt được ứng dụng quy mô lớn trong truyền dẫn quang học.
Thời gian đăng bài: 19/12/2024