Come sappiamo, dagli anni '90 la tecnologia WDM è stata utilizzata per collegamenti in fibra ottica a lunga distanza, di centinaia o addirittura migliaia di chilometri. Per la maggior parte delle regioni del paese, l'infrastruttura in fibra rappresenta la risorsa più costosa, mentre il costo dei componenti dei ricetrasmettitori è relativamente basso.
Tuttavia, con l'esplosione delle velocità di trasmissione dati nelle reti come il 5G, la tecnologia WDM sta diventando sempre più importante anche nei collegamenti a corto raggio, che vengono implementati in volumi molto maggiori e sono quindi più sensibili al costo e alle dimensioni dei ricetrasmettitori.
Attualmente, queste reti si basano ancora su migliaia di fibre ottiche monomodali trasmesse in parallelo attraverso canali a divisione spaziale, con velocità di trasmissione dati relativamente basse, al massimo di poche centinaia di Gbit/s (800G) per canale, e un numero limitato di possibili applicazioni nella classe T.
Tuttavia, in un futuro non troppo lontano, 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 poter sostenere ulteriori aumenti delle velocità di trasmissione. Ciò potrebbe aprire un intero nuovo campo di applicazione per la tecnologia WDM, in cui la massima scalabilità in termini di numero di canali e velocità di trasmissione dati è cruciale.
In questo contesto,il generatore di pettine di frequenza ottica (FCG)Svolge un ruolo chiave come sorgente luminosa compatta, fissa e multi-lunghezza d'onda in grado di fornire un gran numero di portanti ottiche ben definite. Inoltre, un vantaggio particolarmente importante dei pettini di frequenza ottica è che le linee del pettine sono intrinsecamente equidistanti in frequenza, riducendo così la necessità di bande di guardia tra i canali ed evitando il controllo della frequenza che sarebbe richiesto per una singola linea in uno schema convenzionale che utilizza un array 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 (LO) discreti possono essere sostituiti da un singolo generatore a pettine. L'utilizzo di generatori a pettine LO facilita ulteriormente l'elaborazione digitale del segnale per i canali WDM, riducendo così la complessità del ricevitore e aumentando la tolleranza al rumore di fase.
Inoltre, l'utilizzo di segnali a pettine LO con aggancio di fase per la ricezione coerente parallela consente persino di ricostruire la forma d'onda nel dominio del tempo dell'intero segnale WDM, compensando così le distorsioni causate dalle non linearità ottiche nella fibra di trasmissione. Oltre a questi vantaggi concettuali della trasmissione del segnale basata su pettini, dimensioni ridotte e produzione di massa economicamente vantaggiosa sono elementi chiave per i futuri ricetrasmettitori WDM.
Pertanto, tra i vari concetti di generatori di segnali a pettine, i dispositivi su chip rivestono un interesse particolare. Se combinati con circuiti fotonici integrati altamente scalabili per la modulazione, la multiplazione, l'instradamento e la ricezione dei segnali dati, tali dispositivi potrebbero rappresentare la chiave per la realizzazione di ricetrasmettitori WDM compatti ed estremamente efficienti, producibili in grandi quantità a basso costo, con capacità di trasmissione fino a decine di Tbit/s per fibra.
La figura seguente illustra schematicamente un trasmettitore WDM che utilizza un pettine di frequenza ottica FCG 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 di esso, il segnale viene sottoposto 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 a divisione di lunghezza d'onda (WDM Rx) utilizza l'oscillatore locale LO del secondo FCG per la rivelazione coerente multi-lunghezza d'onda. I canali dei segnali WDM in ingresso vengono separati da un demultiplexer e inviati all'array di ricevitori coerenti (Coh. Rx), dove la frequenza di demultiplexing dell'oscillatore locale LO viene utilizzata come riferimento di fase per ciascun ricevitore coerente. Le prestazioni di tali collegamenti WDM dipendono ovviamente in larga misura dal generatore di segnali a pettine sottostante, in particolare dalla larghezza di riga ottica e dalla potenza ottica per riga del pettine.
Naturalmente, la tecnologia dei pettini di frequenza ottica è ancora in fase di sviluppo e i suoi scenari applicativi e le sue dimensioni di mercato sono relativamente limitati. Se riuscirà a superare i colli di bottiglia tecnici, a ridurre i costi e a migliorare l'affidabilità, allora sarà possibile raggiungere applicazioni su larga scala nella trasmissione ottica.
Data di pubblicazione: 21 novembre 2024