מסרק תדרים אופטי ושידור אופטי?

אנו יודעים שמאז שנות ה-90, טכנולוגיית ריבוב חלוקת גל WDM משמשת לקישורי סיבים אופטיים למרחקים ארוכים המשתרעים על פני מאות ואף אלפי קילומטרים. עבור רוב המדינות והאזורים, תשתית סיבים אופטיים היא הנכס היקר ביותר שלהם, בעוד שעלות רכיבי המשדר-מקלט נמוכה יחסית.

עם זאת, עם הצמיחה המהירה של קצבי העברת נתונים ברשת כמו 5G, טכנולוגיית WDM הפכה לחשובה יותר ויותר בקישורים למרחקים קצרים, ונפח הפריסה של קישורים קצרים גדול בהרבה, מה שהופך את העלות והגודל של רכיבי המשדר-מקלט לרגישים יותר.

כיום, רשתות אלו עדיין מסתמכות על אלפי סיבים אופטיים חד-מצביים להעברה מקבילה דרך ערוצי ריבוב חלוקת חלל, וקצב הנתונים של כל ערוץ נמוך יחסית, לכל היותר רק כמה מאות ג'יגה-ביט לשנייה (800G). לרמת T עשויים להיות יישומים מוגבלים.

אך בעתיד הנראה לעין, מושג ההקבלה המרחבית הרגילה יגיע בקרוב לגבול יכולת ההרחבה שלו, ויש להשלים אותו על ידי הקבלה ספקטרום של זרמי נתונים בכל סיב כדי לשמור על שיפורים נוספים בקצבי הנתונים. זה עשוי לפתוח מרחב יישומים חדש לגמרי עבור טכנולוגיית ריבוב חלוקת אורכי גל, שבו יכולת ההרחבה המקסימלית של מספר ערוצים וקצב נתונים היא קריטית.

במקרה זה, מחולל מסרק התדרים (FCG), כמקור אור רב-אורכי גל קומפקטי וקבוע, יכול לספק מספר רב של נושאי גל אופטיים מוגדרים היטב, ובכך למלא תפקיד מכריע. בנוסף, יתרון חשוב במיוחד של מסרק התדרים האופטי הוא שקווי המסרק נמצאים במרחק שווה זה מזה בתדר, מה שיכול להקל על הדרישות עבור פסי הגנה בין-ערוציים ולמנוע את בקרת התדר הנדרשת עבור קווים בודדים בתוכניות מסורתיות המשתמשות במערכי לייזר DFB.

יש לציין כי יתרונות אלה אינם חלים רק על המשדר של ריבוב חלוקת אורכי גל, אלא גם על המקלט שלו, שבו ניתן להחליף את מערך המתנד המקומי הבדיד (LO) במחולל מסרק יחיד. השימוש במחוללי מסרק LO יכול להקל עוד יותר על עיבוד אותות דיגיטליים בערוצי ריבוב חלוקת אורכי גל, ובכך להפחית את מורכבות המקלט ולשפר את סבילות רעש הפאזה.

בנוסף, שימוש באותות מסרק LO עם פונקציית נעילת פאזה עבור קליטה קוהרנטית מקבילה יכול אף לשחזר את צורת הגל בתחום הזמן של אות ריבוב חלוקת אורך גל כולו, ובכך לפצות על הנזק שנגרם על ידי אי-הלינאריות האופטית של סיב השידור. בנוסף ליתרונות הקונספטואליים המבוססים על העברת אות מסרק, גודל קטן יותר וייצור בקנה מידה גדול יעיל מבחינה כלכלית הם גם גורמים מרכזיים עבור משדרי-מקלט ריבוב חלוקת אורך גל עתידיים.

לכן, מבין מגוון תפיסות של מחוללי אותות מסרק, התקני ברמת השבב ראויים לציון במיוחד. כאשר משולבים עם מעגלים משולבים פוטוניים בעלי יכולת גמישות גבוהה עבור אפנון, ריבוב, ניתוב וקליטה של ​​אותות נתונים, התקנים כאלה עשויים להפוך למפתח למקלט-משדרים קומפקטיים ויעילים של ריבוב חלוקת אורכי גל שניתן לייצר בכמויות גדולות בעלות נמוכה, עם קיבולת העברה של עשרות טרה-ביט לשנייה לסיב.

ביציאה של קצה השולח, כל ערוץ משולב מחדש דרך מרבב (MUX), ואות ריבוב חלוקת הגל משודר דרך סיב חד-מצבי. בקצה המקבל, מקלט ריבוב חלוקת הגל (WDM Rx) משתמש במתנד המקומי LO של ה-FCG השני לגילוי הפרעות רב-אורכי גל. ערוץ אות ריבוב חלוקת הגל בקלט מופרד על ידי דה-מולטיפלקסר ולאחר מכן נשלח למערך מקלט קוהרנטי (Coh. Rx). ביניהם, תדר הדה-מולטיפלקס של המתנד המקומי LO משמש כנקודת ייחוס פאזה עבור כל מקלט קוהרנטי. ביצועי קישור ריבוב חלוקת הגל הזה תלויים כמובן במידה רבה במחולל אותות המסרק הבסיסי, במיוחד רוחב האור וההספק האופטי של כל קו מסרק.

כמובן, טכנולוגיית מסרק התדרים האופטי עדיין נמצאת בשלבי פיתוח, ותרחישי היישומים וגודל השוק שלה קטנים יחסית. אם היא תצליח להתגבר על צווארי בקבוק טכנולוגיים, להפחית עלויות ולשפר את האמינות, היא עשויה להשיג יישומים בקנה מידה גדול בתחום השידור האופטי.