Sabemos que desde la década de 1990, la tecnología de multiplexación por división de longitud de onda (WDM) se ha utilizado para enlaces de fibra óptica de larga distancia que abarcan cientos o incluso miles de kilómetros. Para la mayoría de los países y regiones, la infraestructura de fibra óptica es su activo más costoso, 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 de redes como 5G, la tecnología WDM se ha vuelto cada vez más importante en los enlaces de corta distancia, y el volumen de implementación de enlaces cortos es mucho mayor, lo que hace que el costo y el tamaño de los componentes del transceptor sean más sensibles.
Actualmente, estas redes aún 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, de apenas unos pocos cientos de Gbit/s (800 Gbps) como máximo. El nivel T puede tener aplicaciones limitadas.
Sin embargo, en un futuro próximo, el concepto de paralelización espacial ordinaria pronto alcanzará su límite de escalabilidad, y deberá complementarse con la paralelización espectral de los flujos de datos en cada fibra para mantener las mejoras en las velocidades de datos. Esto podría abrir un nuevo campo de aplicación 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 caso, el generador de peine de frecuencia (FCG), como fuente de luz compacta y fija de múltiples longitudes de onda, puede proporcionar una gran cantidad de portadoras ópticas bien definidas, lo que desempeña un papel crucial. Además, una ventaja particularmente importante del peine de frecuencia óptica es que las líneas de peine son esencialmente equidistantes en frecuencia, lo que permite flexibilizar los requisitos de las bandas de guarda entre canales y evitar el control de frecuencia requerido para líneas individuales en los esquemas tradicionales que utilizan matrices láser DFB.
Cabe destacar que estas ventajas no solo se aplican al transmisor con multiplexación por división de longitud de onda, sino también a su receptor, donde el conjunto de osciladores locales (LO) discretos puede reemplazarse por un único generador de peine. El uso de generadores de peine de LO facilita aún más el procesamiento digital de señales en canales de multiplexación por división de longitud de onda, reduciendo así la complejidad del receptor y mejorando la tolerancia al ruido de fase.
Además, el uso de señales de peine de oscilador local (LO) con función de enganche de fase para la recepción coherente paralela permite incluso reconstruir la forma de onda en el dominio temporal de toda la señal de multiplexación por división de longitud de onda, compensando así el daño causado por la no linealidad óptica de la fibra de transmisión. Además de las ventajas conceptuales basadas en la transmisión de señales de peine, el menor tamaño y la producción a gran escala, económicamente eficiente, también son factores clave para los futuros transceptores de multiplexación por división de longitud de onda.
Por lo tanto, entre los diversos conceptos de generadores de señales de peine, los dispositivos a nivel de chip son especialmente destacables. Al combinarse con circuitos integrados fotónicos altamente escalables para la modulación, multiplexación, enrutamiento y recepción de señales de datos, estos dispositivos pueden ser clave para la creación de transceptores de multiplexación por división de longitud de onda compactos y eficientes, que pueden fabricarse en grandes cantidades a bajo coste, con una capacidad de transmisión de decenas de Tbit/s por fibra.
En la salida del transmisor, cada canal se recombina mediante un multiplexor (MUX) y la señal de multiplexación por división de longitud de onda se transmite a través de fibra monomodo. En el receptor, el receptor de multiplexación por división de longitud de onda (WDM Rx) utiliza el oscilador local del oscilador local (LO) del segundo FCG para la detección de interferencias multilongitud de onda. El canal de la señal de multiplexación por división de longitud de onda de entrada se separa mediante un demultiplexor y se envía a un conjunto de receptores coherentes (Coh. Rx). Entre ellos, la frecuencia de demultiplexación del oscilador local (LO) se utiliza como referencia de fase para cada receptor coherente. El rendimiento de este enlace de multiplexación por división de longitud de onda depende en gran medida del generador de señal de peine básico, especialmente del ancho de la luz y la potencia óptica de cada línea de peine.
Por supuesto, la tecnología de peine óptico de frecuencia aún se encuentra en fase de desarrollo, y sus escenarios de aplicación y tamaño de mercado son relativamente pequeños. Si logra superar los obstáculos tecnológicos, reducir costos y mejorar la confiabilidad, podría alcanzar aplicaciones a gran escala en la transmisión óptica.
Hora de publicación: 19 de diciembre de 2024