Como sabemos, desde la década de 1990, la tecnología WDM se viene utilizando para enlaces de fibra óptica de larga distancia, de cientos o incluso miles de kilómetros. Para la mayoría de las regiones del país, la infraestructura de fibra es su activo más caro, 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 más importancia también en los enlaces de corta distancia, que se implementan en volúmenes mucho mayores y, por tanto, son más sensibles al coste y al tamaño de los conjuntos de transceptores.
Actualmente, estas redes todavía 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 previsible, el concepto de paralelización espacial común pronto alcanzará los límites de su escalabilidad y tendrá que complementarse con una paralelización espectral de los flujos de datos en cada fibra para sostener mayores aumentos en las velocidades de datos. Esto puede abrir un espacio de aplicación completamente nuevo para la tecnología WDM, en el que 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 clave como fuente de luz compacta, fija y de múltiples longitudes de onda que puede proporcionar una gran cantidad de portadores ópticos bien definidos. Además, una ventaja particularmente importante de los peines de frecuencia óptica es que las líneas de peine son intrínsecamente equidistantes en frecuencia, relajando así el requisito de bandas de guarda entre canales y evitando el control de frecuencia que se requeriría para una sola línea en un esquema convencional que utiliza una serie de láseres DFB.
Es importante señalar que estas ventajas se aplican no sólo a los transmisores WDM sino también a sus receptores, donde los conjuntos de osciladores locales discretos (LO) pueden reemplazarse por un único generador de peine. El uso de generadores de peine LO facilita aún más el procesamiento de señales digitales para canales WDM, reduciendo así la complejidad del receptor y aumentando la tolerancia al ruido de fase.
Además, el uso de señales de peine LO con bloqueo de fase para una recepción coherente en paralelo permite incluso reconstruir la forma de onda en el dominio del tiempo de toda la señal WDM, compensando así las degradaciones causadas por no linealidades ópticas en la fibra de transmisión. Además de estas ventajas conceptuales de la transmisión de señales basada en peine, un tamaño más pequeño y una producción en masa rentable también son clave para los futuros transceptores WDM.
Por lo tanto, entre los diversos conceptos de generadores de señales en peine, los dispositivos a escala de chips son de particular interés. Cuando se combinan con circuitos integrados fotónicos altamente escalables para la modulación, multiplexación, enrutamiento y recepción de señales de datos, estos dispositivos pueden ser la clave para transceptores WDM compactos y altamente eficientes que se pueden fabricar en grandes cantidades a bajo costo, con capacidades de transmisión de hasta decenas. de Tbit/s por fibra.
La siguiente figura muestra un esquema de un transmisor WDM que utiliza un peine de frecuencia óptica FCG como fuente de luz de múltiples longitudes de onda. La señal del peine FCG primero se separa en un demultiplexor (DEMUX) y luego ingresa a un modulador electroóptico EOM. A través de ella, la señal se somete a una modulación de amplitud en cuadratura QAM avanzada para una eficiencia espectral (SE) óptima.
A la salida del transmisor, los canales se recombinan en un multiplexor (MUX) y las señales WDM se transmiten a través de fibra monomodo. En el extremo receptor, el receptor de multiplexación por división de longitud de onda (WDM Rx) utiliza el 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 receptor coherente (Coh. Rx). donde la frecuencia demultiplexación del oscilador local LO se utiliza como referencia de fase para cada receptor coherente. El rendimiento de tales enlaces WDM depende obviamente en gran medida del generador de señales en peine subyacente, en particular del ancho de línea óptica y de la potencia óptica por línea en peine.
Por supuesto, la tecnología de peine de frecuencia óptica aún se encuentra en la etapa de desarrollo y sus escenarios de aplicación y tamaño de mercado son relativamente pequeños. Si puede superar los obstáculos técnicos, reducir los costos y mejorar la confiabilidad, entonces será posible lograr aplicaciones a nivel de escala en la transmisión óptica.
Hora de publicación: 21 de noviembre de 2024