Sappiamo che dagli anni '90 la tecnologia di multiplexing a divisione di lunghezza d'onda WDM è stata utilizzata per collegamenti in fibra ottica a lunga distanza che si estendono per centinaia o addirittura migliaia di chilometri. Per la maggior parte dei paesi e delle regioni, 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 dei dati di rete come il 5G, la tecnologia WDM è diventata sempre più importante nei collegamenti a breve distanza e il volume di implementazione dei collegamenti brevi è molto maggiore, rendendo più sensibili il costo e le dimensioni dei componenti del ricetrasmettitore.
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, al massimo solo poche centinaia di Gbit/s (800G). Il livello T può avere applicazioni limitate.
Ma nel prossimo futuro, il concetto di parallelizzazione spaziale ordinaria raggiungerà presto il suo limite di scalabilità e dovrà essere integrato dalla parallelizzazione dello spettro dei flussi di dati in ciascuna fibra per mantenere ulteriori miglioramenti nella 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 caso, il generatore a pettine di frequenza (FCG), in quanto sorgente luminosa multilunghezza d'onda compatta e fissa, può fornire un gran numero di portanti ottiche ben definite, giocando così un ruolo cruciale. Inoltre, un vantaggio particolarmente importante del pettine di frequenza ottica è che le linee del pettine sono essenzialmente equidistanti in frequenza, il che può allentare i requisiti per le bande di guardia tra canali ed evitare il controllo di frequenza richiesto per le singole linee negli schemi tradizionali che utilizzano array laser DFB.
Va notato che questi vantaggi non sono applicabili solo al trasmettitore del multiplexing a divisione di lunghezza d'onda, ma anche al suo ricevitore, dove l'array di oscillatori locali discreti (LO) può essere sostituito da un singolo generatore a pettine. L'uso di generatori a pettine LO può facilitare ulteriormente l'elaborazione del segnale digitale nei canali di multiplexing a divisione di lunghezza d'onda, riducendo così la complessità del ricevitore e migliorando la tolleranza al rumore di fase.
Inoltre, utilizzando segnali LO comb 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 di multiplexing a divisione di lunghezza d'onda, compensando così il danno causato dalla non linearità ottica della fibra di trasmissione. Oltre ai vantaggi concettuali basati sulla trasmissione del segnale a pettine, anche le dimensioni ridotte e la produzione su larga scala economicamente efficiente sono fattori chiave per i futuri ricetrasmettitori multiplexing a divisione di lunghezza d'onda.
Pertanto, tra i vari concetti di generatori di segnali a pettine, i dispositivi a livello di chip sono particolarmente degni di nota. Se combinati con circuiti integrati fotonici altamente scalabili per la modulazione, il multiplexing, l'instradamento e la ricezione del segnale dati, tali dispositivi possono diventare fondamentali per ricetrasmettitori multiplexing a divisione di lunghezza d'onda compatti ed efficienti che possono essere prodotti in grandi quantità a basso costo, con capacità di trasmissione di decine di Tbit/s per fibra.
All'uscita dell'estremità di invio, ciascun canale viene ricombinato tramite un multiplexer (MUX) e il segnale di multiplexing a divisione di lunghezza d'onda viene trasmesso attraverso la fibra monomodale. All'estremità ricevente, il ricevitore multiplexing a divisione di lunghezza d'onda (WDM Rx) utilizza l'oscillatore locale LO del secondo FCG per il rilevamento delle interferenze a più lunghezze d'onda. Il canale del segnale di multiplexing a divisione di lunghezza d'onda in ingresso viene separato da un demultiplexer e quindi inviato a un array di ricevitori coerente (Coh. Rx). Tra questi, la frequenza di demultiplexing dell'oscillatore locale LO viene utilizzata come riferimento di fase per ciascun ricevitore coerente. Le prestazioni di questo collegamento di multiplazione a divisione di lunghezza d'onda dipendono ovviamente in gran parte 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 riuscisse a superare i colli di bottiglia tecnologici, a ridurre i costi e a migliorare l’affidabilità, potrebbe raggiungere applicazioni a livello di scala nella trasmissione ottica.
Orario di pubblicazione: 19 dicembre 2024