מסרק תדרים אופטי והעברה אופטית?

אנו יודעים שמאז שנות התשעים משמשת טכנולוגיית ריבוי חטיבת אורך הגל של WDM לקישורי סיבים אופטיים למרחקים ארוכים המשתרעים על פני מאות או אפילו אלפי קילומטרים. ברוב המדינות והאזורים, תשתית סיבים אופטית היא הנכס היקר ביותר שלהן, ואילו עלות רכיבי המשדר נמוכה יחסית.

עם זאת, עם הצמיחה הנפוצה של שיעורי העברת נתוני הרשת כמו 5G, טכנולוגיית WDM הפכה חשובה יותר ויותר בקישורי מרחק קצר, ונפח הפריסה של קישורים קצרים גדול בהרבה, מה שהופך את העלות והגודל של רכיבי המשדר לרגישים יותר.

נכון לעכשיו, רשתות אלה עדיין מסתמכות על אלפי סיבים אופטיים במצב יחיד להעברה מקבילה דרך ערוצי ריבוי חלוקת החלל, וקצב הנתונים של כל ערוץ נמוך יחסית, לכל היותר רק כמה מאות Gbit/s (800G). לרמת T עשויים להיות יישומים מוגבלים.

אך בעתיד הנראה לעין, הרעיון של ההקבלה המרחבית הרגילה יגיע בקרוב למגבלת המדרגיות שלו, ויש להוסיף אותו על ידי הקבלה של ספקטרום של זרמי נתונים בכל סיב כדי לשמור על שיפורים נוספים בשיעורי הנתונים. זה עשוי לפתוח מרחב יישומים חדש לגמרי לטכנולוגיית ריבוי חלוקת אורך גל, כאשר המדרגיות המרבית של מספר הערוץ וקצב הנתונים היא קריטית.

במקרה זה, מחולל מסרק התדרים (FCG), כמקור אור קומפקטי וקבוע באורך גל רב, יכול לספק מספר גדול של ספקים אופטיים מוגדרים היטב, ובכך למלא תפקיד מכריע. בנוסף, יתרון חשוב במיוחד של מסרק תדרים אופטיים הוא שקווי המסרק שווים בעיקרם בתדירות, שיכול להרפות את הדרישות עבור פסי המשמר בין הערוצים ולהימנע מבקרת התדרים הנדרשת לקווים בודדים בתכניות מסורתיות באמצעות מערכי לייזר DFB.

יש לציין כי היתרונות הללו אינם חלים רק על המשדר של ריבוי חלוקת אורך הגל, אלא גם למקלטו, שם ניתן להחליף את מערך המתנד המקומי הבודד (LO) על ידי מחולל מסרק יחיד. השימוש בגנרטורים מסרקים LO יכול להקל עוד יותר על עיבוד אותות דיגיטליים בערוצי ריבוי חלוקת אורך הגל, ובכך להפחית את מורכבות המקלט ולשפר את סובלנות רעש הפאזות.

בנוסף, שימוש באותות מסרק LO עם פונקציה נעולה שלב לקבלת קבלה קוהרנטית מקבילה יכול אפילו לשחזר את צורת הגל של תחום הזמן של כל האות המולטיפציה של חלוקת אורך הגל, ובכך לפצות על הנזק שנגרם בגלל אי-הליניאריות האופטית של סיבי ההולכה. בנוסף ליתרונות הרעיוניים המבוססים על העברת אותות מסרק, גודל קטן יותר וייצור יעיל כלכלי בקנה מידה גדול הם גם גורמי מפתח עבור משדרים מרבבי חטיבת אורך גל עתידיים.

לכן, בין מושגי מחולל אותות מסרק שונים, מכשירי ברמת השבבים ראויים לציון במיוחד. בשילוב עם מעגלים משולבים פוטוניים הניתנים להרחבה מאוד למודולציה של אות נתונים, ריבוי, ניתוב וקבלת פנים, מכשירים כאלה עשויים להפוך למפתח לחטיבת חטיבה אורך גל קומפקטית ויעילה של משדרים מרבבים שניתן לייצר בכמויות גדולות בעלות נמוכה, עם יכולת העברה של עשרות TBit/S לסיבים.

בפלט של הקצה השולח, כל ערוץ משוחרר מחדש דרך מרבב (MUX), ואות המולטיפלקס של חלוקת אורך הגל מועבר דרך סיבים יחיד. בסוף הקבלה, מקלט המולטיפלקס של חטיבת אורך הגל (WDM RX) משתמש במתנד המקומי של LO של ה- FCG השני לגילוי הפרעות אורך גל רב. הערוץ של האות המולטיפלקס של חלוקת אורך הגל של הקלט מופרד על ידי demultiplexer ואז נשלח למערך מקלט קוהרנטי (Coh. Rx). ביניהם, תדירות הדמולטפלקס של המתנד המקומי LO משמשת כהפניה לשלב עבור כל מקלט קוהרנטי. הביצועים של קישור מרבב אורך גל זה תלויים כמובן במידה רבה בגנרטור האותות הבסיסי, ובמיוחד ברוחב האור והעוצמה האופטית של כל קו מסרק.

כמובן, טכנולוגיית מסרק התדרים האופטיים עדיין נמצאת בשלב הפיתוח, ותרחישי היישומים שלה וגודל השוק הם קטנים יחסית. אם זה יכול להתגבר על צווארי בקבוק טכנולוגיים, להפחית את העלויות ולשפר את האמינות, הוא עשוי להשיג יישומים ברמת סולם בהעברה אופטית.