Come sappiamo, dagli anni '90 la tecnologia WDM viene utilizzata per collegamenti in fibra ottica a lungo raggio di centinaia o addirittura migliaia di chilometri. Per la maggior parte delle regioni del Paese, l’infrastruttura in fibra è il bene più costoso, mentre il costo dei componenti del ricetrasmettitore è relativamente basso.
Tuttavia, con l’esplosione della velocità dei dati in reti come il 5G, la tecnologia WDM sta diventando sempre più importante anche nei collegamenti a corto raggio, che vengono utilizzati in volumi molto più grandi e sono quindi più sensibili al costo e alle dimensioni degli assemblaggi di ricetrasmettitori.
Attualmente, queste reti si basano ancora su migliaia di fibre ottiche monomodali trasmesse in parallelo attraverso canali di multiplexing a divisione spaziale, con velocità di dati relativamente basse, al massimo poche centinaia di Gbit/s (800G) per canale, con un numero limitato di possibili applicazioni nella classe T.
Tuttavia, nel prossimo futuro, il concetto di parallelizzazione spaziale comune raggiungerà presto i limiti della sua scalabilità e dovrà essere integrato dalla parallelizzazione spettrale dei flussi di dati in ciascuna fibra per sostenere ulteriori aumenti della velocità dei dati. Ciò potrebbe aprire uno spazio applicativo completamente nuovo per la tecnologia WDM, in cui è fondamentale la massima scalabilità in termini di numero di canali e velocità di trasmissione dati.
In questo contesto,il generatore di pettini di frequenza ottica (FCG)gioca un ruolo chiave come sorgente luminosa compatta, fissa, a più lunghezze d'onda in grado di fornire un gran numero di portanti ottici ben definiti. Inoltre, un vantaggio particolarmente importante dei pettini di frequenza ottici è che le linee del pettine sono intrinsecamente equidistanti in frequenza, allentando così la necessità di bande di guardia tra canali ed evitando il controllo di frequenza che sarebbe richiesto per una singola linea in uno schema convenzionale utilizzando una serie di laser DFB.
È importante notare che questi vantaggi si applicano non solo ai trasmettitori WDM ma anche ai loro ricevitori, dove gli array di oscillatori locali discreti (LO) possono essere sostituiti da un singolo generatore a pettine. L'uso di generatori a pettine LO facilita ulteriormente l'elaborazione del segnale digitale per i canali WDM, riducendo così la complessità del ricevitore e aumentando la tolleranza al rumore di fase.
Inoltre, l'uso di segnali LO comb con aggancio di fase per la ricezione coerente parallela rende possibile anche ricostruire la forma d'onda nel dominio del tempo dell'intero segnale WDM, compensando così i disturbi causati dalle non linearità ottiche nella fibra di trasmissione. Oltre a questi vantaggi concettuali della trasmissione del segnale basata su pettine, anche le dimensioni ridotte e la produzione di massa economicamente vantaggiosa sono fondamentali per i futuri ricetrasmettitori WDM.
Pertanto, tra i vari concetti di generatori di segnali a pettine, i dispositivi su scala chip sono di particolare interesse. Se combinati con circuiti integrati fotonici altamente scalabili per la modulazione, il multiplexing, l'instradamento e la ricezione del segnale dati, tali dispositivi possono rappresentare la chiave per ricetrasmettitori WDM compatti ed altamente efficienti che possono essere fabbricati in grandi quantità a basso costo, con capacità di trasmissione fino a decine di unità. di Tbit/s per fibra.
La figura seguente mostra uno schema di un trasmettitore WDM che utilizza un FCG a pettine di frequenza ottica come sorgente luminosa a più lunghezze d'onda. Il segnale del pettine FCG viene prima separato in un demultiplexer (DEMUX) e quindi entra in un modulatore elettro-ottico EOM. Attraverso, il segnale è soggetto a una modulazione di ampiezza in quadratura QAM avanzata per un'efficienza spettrale (SE) ottimale.
All'uscita del trasmettitore, i canali vengono ricombinati in un multiplexer (MUX) e i segnali WDM vengono trasmessi su fibra monomodale. All'estremità ricevente, il ricevitore multiplexing a divisione di lunghezza d'onda (WDM Rx), utilizza l'oscillatore locale LO del 2° FCG per il rilevamento coerente di più lunghezze d'onda. I canali dei segnali WDM in ingresso vengono separati da un demultiplexer e alimentati all'array di ricevitori coerente (Coh. Rx). dove la frequenza di demultiplexing dell'oscillatore locale LO viene utilizzata come riferimento di fase per ciascun ricevitore coerente. La prestazione di tali collegamenti WDM dipende ovviamente in larga misura dal generatore di segnali pettine sottostante, in particolare dalla larghezza della linea ottica e dalla potenza ottica per linea 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 riuscirà a superare i colli di bottiglia tecnici, a ridurre i costi e a migliorare l’affidabilità, allora sarà possibile realizzare applicazioni su larga scala nella trasmissione ottica.
Orario di pubblicazione: 21 novembre 2024