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. Para 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 el auge de las velocidades de datos en redes como la 5G, la tecnología WDM está adquiriendo cada vez más importancia también en los enlaces de corto alcance, que se implementan en volúmenes mucho mayores y, por lo tanto, son más sensibles al coste y al tamaño de los conjuntos de transceptores.
Actualmente, 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 número reducido 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 incrementos en las tasas 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 tasa de datos es crucial.
En este contexto,el generador de peine de frecuencias ópticas (FCG)Desempeña un papel fundamental como fuente de luz compacta, fija y multiespectral que puede proporcionar un gran número de portadoras ópticas bien definidas. Además, una ventaja particularmente importante de los peines de frecuencia óptica es que las líneas del peine son intrínsecamente equidistantes en frecuencia, lo que reduce la necesidad de bandas de guarda entre canales y evita el control de frecuencia que se requeriría para una sola línea en un esquema convencional que utiliza una matriz 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 reemplazarse por un único generador de peine. El uso de generadores de peine LO facilita aún más el procesamiento digital de señales para canales WDM, lo que reduce la complejidad del receptor y aumenta la tolerancia al ruido de fase.
Además, el uso de señales de peine LO con bloqueo de fase para la recepción coherente paralela permite reconstruir la forma de onda en el dominio del tiempo de toda la señal WDM, compensando así las deficiencias causadas por las no linealidades ópticas en la fibra de transmisión. Además de estas ventajas conceptuales de la transmisión de señales basada en peines, el tamaño reducido 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 en 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 podrían ser clave para el desarrollo de transceptores WDM compactos y de alta eficiencia, 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 frecuencias ópticas (FCG) como fuente de luz multiespectral. La señal del peine FCG se separa primero en un demultiplexor (DEMUX) y luego ingresa a un modulador electroóptico (EOM). A través de este, la señal se somete a una modulación de amplitud en cuadratura (QAM) avanzada para lograr una eficiencia espectral (SE) óptima.
En 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 generador de peine (FCG) para la detección coherente multilongitud de onda. Los canales de las señales WDM de entrada se separan mediante un demultiplexor y se envían 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 en gran medida del generador de señal de peine subyacente, en particular del ancho de línea óptica y la potencia óptica por línea de 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 técnicos, reducir los costos y mejorar la fiabilidad, será posible alcanzar aplicaciones a gran escala en la transmisión óptica.
Fecha de publicación: 21 de noviembre de 2024