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 tasas de transmisión de datos de red, como la tecnología 5G, la tecnología WDM se ha vuelto cada vez más importante en los enlaces de corta distancia, y el volumen de despliegue de enlaces cortos es mucho mayor, lo que hace que el costo y el tamaño de los componentes del transceptor sean factores 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, como máximo de unos pocos cientos de Gbit/s (800G). El nivel T puede tener aplicaciones limitadas.
Sin embargo, en un futuro próximo, el concepto de paralelización espacial convencional 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 tasas 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 tasa de datos es crucial.
En este caso, el generador de peine de frecuencias (FCG), como fuente de luz multilongitud de onda compacta y fija, puede proporcionar un gran número de portadoras ópticas bien definidas, desempeñando así un papel crucial. Además, una ventaja particularmente importante del peine de frecuencias ópticas es que las líneas del peine son esencialmente equidistantes en frecuencia, lo que puede reducir los requisitos de bandas de guarda entre canales y evitar el control de frecuencia necesario para líneas individuales en los esquemas tradicionales que utilizan matrices de láseres DFB.
Cabe destacar que estas ventajas no solo se aplican al transmisor de multiplexación por división de longitud de onda, sino también a su receptor, donde el conjunto discreto de osciladores locales (LO) puede sustituirse 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 LO con función de bloqueo de fase para recepción coherente paralela permite reconstruir la forma de onda en el dominio del tiempo 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 tamaño reducido y la producción a gran escala económicamente eficiente 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 en peine, los dispositivos a nivel de chip son particularmente destacables. Combinados con circuitos integrados fotónicos altamente escalables para la modulación, multiplexación, enrutamiento y recepción de señales de datos, estos dispositivos pueden convertirse en la clave para transceptores de multiplexación por división de longitud de onda compactos y eficientes, que pueden fabricarse en grandes cantidades a bajo costo, con una capacidad de transmisión de decenas de Tbit/s por fibra.
En la salida del emisor, 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 (LO) del segundo generador de peine (FCG) para la detección de interferencias de múltiples longitudes de onda. El canal de la señal de multiplexación por división de longitud de onda de entrada se separa mediante un demultiplexor y luego se envía a una matriz de receptores coherentes (Coh. Rx). En cada receptor coherente, la frecuencia de demultiplexación del oscilador local (LO) se utiliza como referencia de fase. 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 banda y la potencia óptica de cada línea del peine.
Por supuesto, la tecnología de peines de frecuencia óptica aún se encuentra en fase de desarrollo, y sus escenarios de aplicación y mercado son relativamente pequeños. Si logra superar los obstáculos tecnológicos, reducir los costos y mejorar la fiabilidad, podría alcanzar aplicaciones a gran escala en la transmisión óptica.
Fecha de publicación: 19 de diciembre de 2024