Sabemos que desde la década de 1990, la tecnología de multiplexación por división de longitud de onda WDM se ha utilizado para cientos o incluso miles de kilómetros de enlaces de fibra óptica de larga distancia. Para la mayoría de los países, la infraestructura de fibra óptica es su activo más caro, mientras que el costo de los componentes del transceptor es relativamente bajo.
Sin embargo, con el crecimiento explosivo de las velocidades de transmisión de datos en redes como 5G, la tecnología WDM también está adquiriendo cada vez más importancia en los enlaces de corta distancia, que se implementan en volúmenes mucho mayores y, por lo tanto, tienen un impacto en el coste de los componentes del transceptor. y el tamaño también son más sensibles.
Actualmente, estas redes todavía dependen de miles de fibras ópticas monomodo para la transmisión paralela a través de canales de multiplexación por división espacial, y la velocidad de datos de cada canal es relativamente baja, sólo unos pocos cientos de Gbit/s (800G) como máximo. El nivel T es posible. Hay pocas aplicaciones.
Pero en el futuro previsible, el concepto de paralelización espacial ordinaria pronto alcanzará el límite de su escalabilidad y deberá complementarse con la paralelización espectral del flujo de datos en cada fibra para sostener mayores aumentos en las velocidades de datos. Esto puede abrir un espacio de aplicación completamente nuevo para la tecnología de multiplexación por división de longitud de onda, donde la máxima escalabilidad del número de canales y la velocidad de datos es crucial.
En este contexto,El generador de peine de frecuencia óptica (FCG)Desempeña un papel clave como fuente de luz compacta y fija de múltiples longitudes de onda que puede ofrecer una gran cantidad de portadores ópticos bien definidos. Además, una ventaja particularmente importante de los peines de frecuencia óptica es que las líneas de peine son inherentemente equidistantes en frecuencia, lo que relaja los requisitos para las bandas de guarda entre canales y evita la necesidad de esquemas tradicionales que utilizan matrices de láser DFB. Control de frecuencia en una sola línea.
Es importante señalar que estas ventajas se aplican no sólo al transmisor WDM, sino también a su receptor, donde una serie de osciladores locales discretos (LO) se pueden reemplazar por un único generador de peine. El procesamiento de señales digitales de canales multiplexados por división de longitud de onda se puede facilitar aún más utilizando un generador de peine LO, reduciendo así la complejidad del receptor y mejorando el margen de ruido de fase.
Además, el uso de señales de peine LO con función de bloqueo de fase para una recepción coherente en paralelo puede incluso reconstruir la forma de onda en el dominio del tiempo de toda la señal multiplexada por división de longitud de onda, compensando así el daño causado por la no linealidad óptica de la fibra de transmisión. Además de estas ventajas conceptuales basadas en la señalización en peine, un tamaño más pequeño y una producción en masa rentable también son clave para los futuros transceptores de multiplexación por división de longitud de onda.
Por lo tanto, entre varios conceptos de generadores de señales en peine, los dispositivos a escala de chip son de particular interés. Cuando se combinan con circuitos integrados fotónicos altamente escalables para la modulación, multiplexación, enrutamiento y recepción de señales de datos, estos dispositivos podrían convertirse en la clave para transceptores de multiplexación por división de longitud de onda compactos y eficientes que puedan funcionar a baja velocidad. Es rentable fabricar en grandes cantidades. , y la capacidad de transmisión de cada fibra óptica puede alcanzar decenas de Tbit/s.
La siguiente figura muestra el diagrama esquemático de un transmisor multiplexor por división de longitud de onda que utiliza un peine de frecuencia óptica FCG como fuente de luz de múltiples longitudes de onda. La señal del peine FCG se separa primero en el demultiplexor (DEMUX) y luego ingresa al modulador electroóptico EOM. Mediante, para obtener la mejor eficiencia espectral (SE), la señal se somete a una modulación de amplitud en cuadratura QAM avanzada.
En la salida del transmisor, cada canal se recombina en un multiplexor (MUX) y la señal multiplexada por división de longitud de onda se transmite a través de fibra óptica monomodo. En el extremo receptor, el receptor de multiplexación por división de longitud de onda (WDM Rx) utiliza el oscilador local LO del segundo FCG para realizar una detección coherente de múltiples longitudes de onda. Los canales de la señal multiplexada por división de longitud de onda de entrada se separan mediante un demultiplexor y luego se alimentan al conjunto receptor coherente (Coh. Rx). Entre ellos, la frecuencia demultiplexación del oscilador local LO se utiliza como referencia de fase de cada receptor coherente. El rendimiento de dicho enlace de multiplexación por división de longitud de onda depende obviamente en gran medida del generador de señal de peine básico, específicamente de la anchura de la luz y la potencia óptica de cada línea de peine.
Por supuesto, la tecnología de peine de frecuencia óptica aún se encuentra en la etapa de desarrollo y sus escenarios de aplicación y tamaño de mercado son relativamente pequeños. Si puede superar los obstáculos técnicos, reducir los costos y mejorar la confiabilidad, será posible lograr aplicaciones a gran escala en la transmisión óptica.
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