Tíðniskambur og ljósleiðsla?

Eins og við vitum hefur WDM tækni verið notuð frá tíunda áratugnum fyrir langdrægar ljósleiðaratengingar sem eru hundruð eða jafnvel þúsundir kílómetra langar. Í flestum landshlutum er ljósleiðarainnviðir dýrasta eignin, en kostnaður við senditæki er tiltölulega lágur.
Hins vegar, með aukinni gagnahraða í netum eins og 5G, er WDM-tækni að verða sífellt mikilvægari í skammdrægum tengingum einnig, sem eru settar upp í mun stærra magni og eru því viðkvæmari fyrir kostnaði og stærð sendi- og móttakarasamsetninga.

Eins og er reiða þessi net sig enn á þúsundir einhliða ljósleiðara sem eru sendir samsíða í gegnum rásir með rúmdeildarmargföldun, með tiltölulega lágum gagnahraða, að hámarki nokkur hundruð Gbit/s (800G) á rás, með fáum mögulegum notkunarmöguleikum í T-flokki.

Hins vegar mun hugmyndin um sameiginlega rúmfræðilega samsíða tengingu brátt ná takmörkum stigstærðar sinnar í fyrirsjáanlegri framtíð og þarf að bæta við hana litrófssamsíða gagnastraumanna í hverjum ljósleiðara til að viðhalda frekari aukningu á gagnahraða. Þetta gæti opnað alveg nýtt notkunarsvið fyrir WDM tækni, þar sem hámarks stigstærð hvað varðar fjölda rása og gagnahraða er lykilatriði.

Í þessu samhengi,ljósleiðaratíðni greipgenerator (FCG)gegnir lykilhlutverki sem samþjappað, fast ljósgjafa með mörgum bylgjulengdum sem getur veitt fjölda vel skilgreindra ljósbera. Þar að auki er sérstaklega mikilvægur kostur við ljóstíðnigembur að greiðulínurnar eru í eðli sínu jafnfjarlægar að tíðni, sem dregur úr kröfunni um millirásarvarnarbönd og forðast tíðnistýringu sem væri nauðsynleg fyrir eina línu í hefðbundnu kerfi með röð DFB-leysigeisla.

Mikilvægt er að hafa í huga að þessir kostir eiga ekki aðeins við um WDM senda heldur einnig um móttakara þeirra, þar sem hægt er að skipta út stakrænum staðbundnum sveiflum (LO) fyrir einn greiðugjafa. Notkun LO greiðugjafa auðveldar enn frekar stafræna merkjavinnslu fyrir WDM rásir, sem dregur úr flækjustigi móttakara og eykur þol fasahávaða.

Að auki gerir notkun LO-kambsmerkja með fasalæsingu fyrir samsíða samfellda móttöku það jafnvel mögulegt að endurskapa tímasviðsbylgjuform alls WDM-merkisins og þannig bæta upp fyrir skerðingu af völdum ljósfræðilegra ólínuleika í flutningsleiðaranum. Auk þessara hugmyndalegu kosta kamb-byggðrar merkjasendingar eru minni stærð og hagkvæm fjöldaframleiðsla einnig lykilatriði fyrir framtíðar WDM senditæki.
Þess vegna eru örgjörvatæki sérstaklega áhugaverð meðal hinna ýmsu hugmynda um greiðumerkjaframleiðendur. Þegar þau eru sameinuð mjög stigstærðum ljósfræðilegum samþættum hringrásum fyrir gagnamerkjamótun, margföldun, leiðsögn og móttöku, geta slík tæki verið lykillinn að samþjöppuðum, mjög skilvirkum WDM senditækjum sem hægt er að framleiða í miklu magni á lágum kostnaði, með flutningsgetu allt að tugum Tbit/s á ljósleiðara.

Eftirfarandi mynd sýnir skýringarmynd af WDM sendi sem notar ljósleiðara með tíðnigeðju (FCG) sem fjölbylgjuljósgjafa. FCG-merkið er fyrst aðskilið í affjöldara (DEMUX) og fer síðan inn í rafsegulmælara með ljósleiðara (EOM). Í gegnum það er merkið háþróað QAM ferningsvíddarmótun (quadrature amplitude modulation) til að hámarka litrófsnýtni (SE).

Við útgang sendanda eru rásirnar sameinaðar aftur í margföldunartæki (MUX) og WDM merkin send yfir einhliða ljósleiðara. Við móttökuendann notar bylgjulengdarmargföldunarmóttakarinn (WDM Rx) staðbundna sveiflara LO annars FCG til að greina samfellda bylgjulengd. Rásirnar fyrir inntak WDM merkjanna eru aðskildar með afmargföldunartæki og sendar til samfelldrar móttökuraðar (Coh. Rx) þar sem afmargföldunartíðni staðbundna sveiflunnar LO er notuð sem fasaviðmiðun fyrir hvern samfelldan móttakara. Afköst slíkra WDM tenginga eru augljóslega að miklu leyti háð undirliggjandi greiðumerkjagjafanum, sérstaklega breidd ljósleiðarans og ljósafli á greiðulínu.

Að sjálfsögðu er ljósleiðaratækni með tíðnigembum enn á þróunarstigi og notkunarsvið hennar og markaðsstærð eru tiltölulega lítil. Ef hægt er að yfirstíga tæknilega flöskuhálsa, lækka kostnað og bæta áreiðanleika, þá verður hægt að ná fram stórfelldum notkunarmöguleikum í ljósleiðni.