Như chúng ta đã biết, từ những năm 1990, công nghệ WDM đã được sử dụng cho các liên kết cáp quang đường dài hàng trăm hoặc thậm chí hàng nghìn km. Đối với hầu hết các vùng miền trong nước, cơ sở hạ tầng cáp quang là tài sản đắt giá nhất, trong khi chi phí của các linh kiện thu phát lại tương đối thấp.
Tuy nhiên, với sự bùng nổ tốc độ dữ liệu trong các mạng như 5G, công nghệ WDM ngày càng trở nên quan trọng trong các liên kết đường ngắn, vốn được triển khai với số lượng lớn hơn nhiều và do đó nhạy cảm hơn với chi phí và kích thước của các cụm thu phát.
Hiện tại, các mạng này vẫn dựa vào hàng ngàn sợi quang đơn mode được truyền song song qua các kênh ghép kênh phân chia không gian, với tốc độ dữ liệu tương đối thấp, tối đa chỉ vài trăm Gbit/giây (800G) mỗi kênh, và chỉ có một số ít ứng dụng khả thi trong lớp T.
Tuy nhiên, trong tương lai gần, khái niệm song song hóa không gian chung sẽ sớm đạt đến giới hạn về khả năng mở rộng và cần được bổ sung bằng song song hóa phổ của các luồng dữ liệu trong mỗi sợi quang để duy trì sự gia tăng hơn nữa về tốc độ dữ liệu. Điều này có thể mở ra một không gian ứng dụng hoàn toàn mới cho công nghệ WDM, trong đó khả năng mở rộng tối đa về số lượng kênh và tốc độ dữ liệu là rất quan trọng.
Trong bối cảnh này,bộ tạo lược tần quang học (FCG)Nó đóng vai trò quan trọng như một nguồn sáng đa bước sóng nhỏ gọn, cố định, có thể cung cấp một lượng lớn các sóng mang quang học được xác định rõ ràng. Ngoài ra, một ưu điểm đặc biệt quan trọng của lược tần quang học là các vạch phổ vốn dĩ có tần số cách đều nhau, do đó giảm bớt yêu cầu về dải bảo vệ giữa các kênh và tránh được việc điều khiển tần số cần thiết cho một vạch đơn trong sơ đồ thông thường sử dụng mảng laser DFB.
Điều quan trọng cần lưu ý là những ưu điểm này không chỉ áp dụng cho bộ phát WDM mà còn cho cả bộ thu của chúng, nơi các mảng dao động cục bộ (LO) rời rạc có thể được thay thế bằng một bộ tạo tín hiệu dạng lược duy nhất. Việc sử dụng bộ tạo tín hiệu dạng lược LO còn giúp đơn giản hóa quá trình xử lý tín hiệu số cho các kênh WDM, từ đó giảm độ phức tạp của bộ thu và tăng khả năng chịu đựng nhiễu pha.
Ngoài ra, việc sử dụng tín hiệu lược LO với khóa pha để thu tín hiệu đồng bộ song song thậm chí còn cho phép tái tạo dạng sóng miền thời gian của toàn bộ tín hiệu WDM, do đó bù đắp cho những suy giảm do hiện tượng phi tuyến quang học trong sợi truyền dẫn gây ra. Bên cạnh những ưu điểm về mặt khái niệm của việc truyền tín hiệu dựa trên lược, kích thước nhỏ gọn và sản xuất hàng loạt tiết kiệm chi phí cũng là những yếu tố then chốt cho các bộ thu phát WDM trong tương lai.
Do đó, trong số các khái niệm về bộ tạo tín hiệu dạng lược, các thiết bị kích thước chip đặc biệt được quan tâm. 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 nhận tín hiệu dữ liệu, các thiết bị như vậy có thể là chìa khóa để tạo ra các bộ thu phát WDM nhỏ gọn, hiệu quả cao, có thể được sản xuất với số lượng lớn với chi phí thấp, với dung lượng truyền tải lên đến hàng chục Tbit/giây trên mỗi sợi quang.
Hình dưới đây mô tả sơ đồ của một bộ phát WDM sử dụng lược tần quang FCG làm nguồn sáng đa bước sóng. Tín hiệu lược FCG trước tiên được tách trong bộ giải đa kênh (DEMUX) và sau đó đi vào bộ điều biến điện quang EOM. Qua đó, tín hiệu được điều chế biên độ cầu phương QAM tiên tiến để đạt hiệu suất phổ (SE) tối ưu.
Tại đầu ra của bộ phát, các kênh được kết hợp lại trong bộ ghép kênh (MUX) và tín hiệu WDM được truyền qua sợi quang đơn mode. Tại đầu thu, bộ thu ghép kênh phân chia bước sóng (WDM Rx) sử dụng bộ dao động cục bộ LO của FCG thứ 2 để phát hiện đồng bộ đa bước sóng. Các kênh của tín hiệu WDM đầu vào được tách bởi bộ tách kênh và được đưa đến mảng thu đồng bộ (Coh. Rx), nơi 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 các liên kết WDM như vậy rõ ràng phụ thuộc phần lớn vào bộ tạo tín hiệu lược cơ bản, đặc biệt là độ rộng vạch quang và công suất quang trên 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 kỹ thuật, giảm chi phí và nâng cao độ tin cậy, thì nó sẽ có thể đạt được các ứng dụng quy mô lớn trong truyền dẫn quang học.
Thời gian đăng bài: 21/11/2024