1990'lardan beri WDM dalga boyu bölmeli çoklama teknolojisinin yüzlerce hatta binlerce kilometre uzunluğundaki fiber optik bağlantılar için kullanıldığını biliyoruz. Çoğu ülke ve bölge için fiber optik altyapı en pahalı varlıklarıdır, oysa alıcı-verici bileşenlerinin maliyeti nispeten düşüktür.
Ancak, 5G gibi ağ veri iletim hızlarındaki patlayıcı artışla birlikte, WDM teknolojisi kısa mesafeli bağlantılarda giderek daha önemli hale gelmiş ve kısa bağlantıların kullanım hacmi çok daha büyük olduğundan, alıcı-verici bileşenlerinin maliyeti ve boyutu daha hassas hale gelmiştir.
Şu anda bu ağlar, uzamsal bölmeli çoklama kanalları aracılığıyla paralel iletim için hala binlerce tek modlu optik fiber kullanıyor ve her kanalın veri hızı nispeten düşük, en fazla birkaç yüz Gbit/s (800G). T-seviyesinin sınırlı uygulamaları olabilir.
Ancak yakın gelecekte, sıradan uzamsal paralelleştirme kavramı yakında ölçeklenebilirlik sınırına ulaşacak ve veri hızlarında daha fazla iyileştirme sağlamak için her fiberdeki veri akışlarının spektrum paralelleştirilmesiyle desteklenmesi gerekecektir. Bu, kanal sayısı ve veri hızının maksimum ölçeklenebilirliğinin çok önemli olduğu dalga boyu bölmeli çoklama teknolojisi için tamamen yeni bir uygulama alanı açabilir.
Bu durumda, kompakt ve sabit çok dalga boylu bir ışık kaynağı olan frekans tarağı üreteci (FCG), çok sayıda iyi tanımlanmış optik taşıyıcı sağlayarak kritik bir rol oynar. Ek olarak, optik frekans tarağının özellikle önemli bir avantajı, tarak çizgilerinin frekansta esasen eşit aralıklı olmasıdır; bu da kanallar arası koruma bantlarına olan ihtiyacı azaltır ve DFB lazer dizileri kullanan geleneksel şemalarda tek hatlar için gerekli olan frekans kontrolünden kaçınmayı sağlar.
Bu avantajların yalnızca dalga boyu bölmeli çoklama vericisi için değil, aynı zamanda ayrık yerel osilatör (LO) dizisinin tek bir tarak üreteciyle değiştirilebildiği alıcısı için de geçerli olduğu belirtilmelidir. LO tarak üreteçlerinin kullanımı, dalga boyu bölmeli çoklama kanallarında dijital sinyal işlemeyi daha da kolaylaştırarak alıcı karmaşıklığını azaltır ve faz gürültüsü toleransını iyileştirir.
Ek olarak, paralel tutarlı alım için faz kilitlemeli fonksiyona sahip LO tarak sinyallerinin kullanılması, tüm dalga boyu bölmeli çoklama sinyalinin zaman alanındaki dalga biçimini yeniden oluşturabilir ve böylece iletim fiberinin optik doğrusal olmayan etkisinden kaynaklanan hasarı telafi edebilir. Tarak sinyali iletimine dayalı kavramsal avantajlara ek olarak, daha küçük boyut ve ekonomik olarak verimli büyük ölçekli üretim de gelecekteki dalga boyu bölmeli çoklama alıcı-vericileri için önemli faktörlerdir.
Bu nedenle, çeşitli tarak sinyal üreteci konseptleri arasında, çip seviyesindeki cihazlar özellikle dikkat çekicidir. Veri sinyali modülasyonu, çoklama, yönlendirme ve alım için yüksek ölçeklenebilir fotonik entegre devrelerle birleştirildiğinde, bu tür cihazlar, fiber başına onlarca Tbit/s iletim kapasitesiyle, düşük maliyetle büyük miktarlarda üretilebilen kompakt ve verimli dalga boyu bölmeli çoklama alıcı-vericilerinin anahtarı haline gelebilir.
Gönderici uçtan çıkışta, her kanal bir çoklayıcı (MUX) aracılığıyla yeniden birleştirilir ve dalga boyu bölmeli çoklama sinyali tek modlu fiber üzerinden iletilir. Alıcı uçta, dalga boyu bölmeli çoklama alıcısı (WDM Rx), çoklu dalga boylu girişim tespiti için ikinci FCG'nin LO yerel osilatörünü kullanır. Giriş dalga boyu bölmeli çoklama sinyalinin kanalı bir demultiplekser tarafından ayrılır ve daha sonra bir koherent alıcı dizisine (Coh. Rx) gönderilir. Bunlar arasında, yerel osilatör LO'nun demultipleksleme frekansı, her bir koherent alıcı için faz referansı olarak kullanılır. Bu dalga boyu bölmeli çoklama bağlantısının performansı açıkça büyük ölçüde temel tarak sinyal üreteciye, özellikle de her tarak çizgisinin ışık genişliğine ve optik gücüne bağlıdır.
Elbette, optik frekans tarama teknolojisi hala geliştirme aşamasındadır ve uygulama alanları ile pazar büyüklüğü nispeten küçüktür. Teknolojik darboğazların üstesinden gelinebilir, maliyetler düşürülebilir ve güvenilirlik artırılabilirse, optik iletimde geniş ölçekli uygulamalara ulaşabilir.
Yayın tarihi: 19 Aralık 2024