Como sabemos, desde la década de 1990, la tecnología WDM se ha utilizado para enlaces de fibra óptica de larga distancia de cientos o incluso miles de kilómetros. En la mayoría de las regiones del país, la infraestructura de fibra es su activo más costoso, mientras que el costo de los componentes del transceptor es relativamente bajo.
Sin embargo, con la explosión de las velocidades de datos en redes como 5G, la tecnología WDM está adquiriendo cada vez mayor importancia también en los enlaces de corta distancia, que se implementan en volúmenes mucho mayores y, por lo tanto, son más sensibles al coste y al tamaño de los conjuntos de transceptores.
En la actualidad, estas redes aún dependen de miles de fibras ópticas monomodo transmitidas en paralelo a través de canales de multiplexación por división espacial, con velocidades de datos relativamente bajas de como máximo unos pocos cientos de Gbit/s (800G) por canal, con un pequeño número de posibles aplicaciones en la clase T.
Sin embargo, en un futuro próximo, el concepto de paralelización espacial común pronto alcanzará los límites de su escalabilidad y deberá complementarse con la paralelización espectral de los flujos de datos en cada fibra para soportar mayores aumentos en las velocidades de datos. Esto podría abrir un nuevo campo de aplicación para la tecnología WDM, donde la máxima escalabilidad en términos de número de canales y velocidad de datos es crucial.
En este contexto,el generador de peine de frecuencia óptica (FCG)Desempeña un papel fundamental como fuente de luz compacta, fija y multilongitud de onda, capaz de proporcionar una gran cantidad de portadoras ópticas bien definidas. Además, una ventaja particularmente importante de los peines ópticos de frecuencia es que las líneas de peine son intrínsecamente equidistantes en frecuencia, lo que flexibiliza el requisito de bandas de guarda entre canales y evita el control de frecuencia que se requeriría para una sola línea en un esquema convencional con un conjunto de láseres DFB.
Es importante destacar que estas ventajas se aplican no solo a los transmisores WDM, sino también a sus receptores, donde los conjuntos discretos de osciladores locales (LO) pueden sustituirse por un único generador de peine. El uso de generadores de peine de LO facilita aún más el procesamiento digital de señales para canales WDM, reduciendo así la complejidad del receptor y aumentando la tolerancia al ruido de fase.
Además, el uso de señales de peine de oscilador local (LO) con enganche de fase para la recepción coherente en paralelo permite incluso reconstruir la forma de onda en el dominio temporal de toda la señal WDM, compensando así las deficiencias causadas por no linealidades ópticas en la fibra de transmisión. Además de estas ventajas conceptuales de la transmisión de señales basada en peine, el menor tamaño y la producción en masa rentable también son clave para los futuros transceptores WDM.
Por lo tanto, entre los diversos conceptos de generadores de señales de peine, los dispositivos a escala de chip revisten especial interés. Combinados con circuitos integrados fotónicos altamente escalables para la modulación, multiplexación, enrutamiento y recepción de señales de datos, estos dispositivos pueden ser la clave para la creación de transceptores WDM compactos y altamente eficientes, que pueden fabricarse en grandes cantidades a bajo coste, con capacidades de transmisión de hasta decenas de Tbit/s por fibra.
La siguiente figura muestra el esquema de un transmisor WDM que utiliza un peine de frecuencia óptica FCG como fuente de luz multilongitud de onda. La señal del peine FCG se separa primero en un demultiplexor (DEMUX) y luego entra en un modulador electroóptico EOM. A través de este proceso, la señal se somete a una modulación de amplitud en cuadratura QAM avanzada para lograr una eficiencia espectral (EE) óptima.
A la salida del transmisor, los canales se recombinan en un multiplexor (MUX) y las señales WDM se transmiten por fibra monomodo. En el extremo receptor, el receptor multiplexor por división de longitud de onda (WDM Rx) utiliza el oscilador local del oscilador local (LO) del segundo FCG para la detección coherente de múltiples longitudes de onda. Los canales de las señales WDM de entrada se separan mediante un demultiplexor y se alimentan al conjunto de receptores coherentes (Coh. Rx), donde la frecuencia de demultiplexación del oscilador local (LO) se utiliza como referencia de fase para cada receptor coherente. El rendimiento de estos enlaces WDM depende, obviamente, en gran medida del generador de señales de peine subyacente, en particular del ancho de línea óptica y la potencia óptica por 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 técnicos, reducir los costos y mejorar la confiabilidad, será posible lograr aplicaciones a gran escala en la transmisión óptica.
Hora de publicación: 21 de noviembre de 2024