หวีความถี่ออพติคอลและการส่งแสง?

เรารู้ว่าตั้งแต่ปี 1990 มีการใช้เทคโนโลยีมัลติเพล็กซ์ความยาวคลื่น WDM สำหรับการเชื่อมโยงไฟเบอร์ออปติกทางไกลซึ่งครอบคลุมหลายร้อยหรือหลายพันกิโลเมตร สำหรับประเทศและภูมิภาคส่วนใหญ่โครงสร้างพื้นฐานไฟเบอร์ออปติกเป็นสินทรัพย์ที่แพงที่สุดในขณะที่ต้นทุนของส่วนประกอบตัวรับส่งสัญญาณค่อนข้างต่ำ

อย่างไรก็ตามด้วยการเติบโตอย่างระเบิดของอัตราการส่งข้อมูลเครือข่ายเช่น 5G เทคโนโลยี WDM ได้กลายเป็นสิ่งสำคัญมากขึ้นในการเชื่อมโยงระยะสั้นและปริมาณการปรับใช้ของการเชื่อมโยงระยะสั้นมีขนาดใหญ่กว่ามาก

ในปัจจุบันเครือข่ายเหล่านี้ยังคงพึ่งพาเส้นใยออพติคอลโหมดเดียวหลายพันรายการสำหรับการส่งแบบขนานผ่านช่องว่างหลายช่องทางและอัตราข้อมูลของแต่ละช่องทางค่อนข้างต่ำเพียงไม่กี่ร้อย GBIT/S (800G) ระดับ T อาจมีแอปพลิเคชัน จำกัด

แต่ในอนาคตอันใกล้นี้แนวคิดของการขนานเชิงพื้นที่สามัญจะถึงขีดจำกัดความสามารถในการปรับขนาดได้ในไม่ช้าและจะต้องเสริมด้วยการทำให้เป็นคลื่นความถี่ของกระแสข้อมูลในแต่ละเส้นใยเพื่อรักษาอัตราการปรับปรุงเพิ่มเติม สิ่งนี้อาจเปิดพื้นที่แอปพลิเคชันใหม่ทั้งหมดสำหรับเทคโนโลยีมัลติเพล็กซ์ความยาวคลื่นซึ่งความสามารถในการปรับขนาดสูงสุดของหมายเลขช่องและอัตราข้อมูลเป็นสิ่งสำคัญ

ในกรณีนี้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าหวีความถี่ (FCG) ซึ่งเป็นแหล่งกำเนิดแสงที่มีความยาวคลื่นหลายขนาดกะทัดรัดและคงที่สามารถให้ผู้ให้บริการแสงที่กำหนดไว้อย่างดีจำนวนมากซึ่งมีบทบาทสำคัญ นอกจากนี้ข้อได้เปรียบที่สำคัญอย่างยิ่งของหวีความถี่ออพติคอลคือเส้นหวีนั้นมีความเท่าเทียมกันในความถี่ซึ่งสามารถผ่อนคลายข้อกำหนดสำหรับแถบป้องกันระหว่างช่องและหลีกเลี่ยงการควบคุมความถี่ที่จำเป็นสำหรับสายเดี่ยวในแผนการดั้งเดิมโดยใช้อาร์เรย์เลเซอร์ DFB

ควรสังเกตว่าข้อดีเหล่านี้ไม่เพียง แต่ใช้กับเครื่องส่งสัญญาณของมัลติเพล็กซ์ความยาวคลื่น แต่ยังรวมถึงตัวรับสัญญาณที่อาร์เรย์ Oscillator (LOS) แบบไม่ต่อเนื่องสามารถถูกแทนที่ด้วยเครื่องกำเนิดหวีเดียว การใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าหวี LO สามารถอำนวยความสะดวกในการประมวลผลสัญญาณดิจิตอลในช่องสัญญาณมัลติเพล็กซ์การแบ่งความยาวคลื่นซึ่งจะช่วยลดความซับซ้อนของตัวรับและปรับปรุงการทนต่อเสียงรบกวนของเฟส

นอกจากนี้การใช้สัญญาณหวี LO ที่มีฟังก์ชั่นการล็อคเฟสสำหรับการรับสัญญาณแบบเชื่อมต่อแบบขนานสามารถสร้างรูปคลื่นของโดเมนเวลาของสัญญาณมัลติเพล็กซ์ความยาวคลื่นทั้งหมดซึ่งจะชดเชยความเสียหายที่เกิดจากความไม่เชิงแสงของเส้นใยการส่งสัญญาณ นอกเหนือจากข้อได้เปรียบเชิงแนวคิดที่ขึ้นอยู่กับการส่งสัญญาณหวีขนาดเล็กและการผลิตขนาดใหญ่ที่มีประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจยังเป็นปัจจัยสำคัญสำหรับการแบ่งตัวรับส่งสัญญาณความยาวคลื่นในอนาคต

ดังนั้นในบรรดาแนวคิดเครื่องกำเนิดสัญญาณ Comb ที่หลากหลายอุปกรณ์ระดับชิปจึงเป็นสิ่งสำคัญโดยเฉพาะอย่างยิ่ง เมื่อรวมกับวงจรบูรณาการโทนิคที่ปรับขนาดได้สูงสำหรับการปรับสัญญาณข้อมูลมัลติเพล็กซ์การกำหนดเส้นทางและการรับอุปกรณ์ดังกล่าวอาจกลายเป็นกุญแจสำคัญในการลดความยาวคลื่นขนาดกะทัดรัดและมีประสิทธิภาพ

ที่เอาต์พุตของปลายการส่งแต่ละช่องจะถูกรวมเข้าด้วยกันผ่านมัลติเพล็กเซอร์ (MUX) และสัญญาณมัลติเพล็กซิ่งการแบ่งความยาวคลื่นจะถูกส่งผ่านเส้นใยโหมดเดียว ในตอนท้ายที่ได้รับตัวรับสัญญาณมัลติเพล็กซิ่งความยาวคลื่น (WDM RX) ใช้ LO local oscillator ของ FCG ที่สองสำหรับการตรวจจับสัญญาณรบกวนหลายความยาวคลื่น ช่องสัญญาณของสัญญาณความยาวคลื่นความยาวคลื่นอินพุตถูกคั่นด้วย demultiplexer จากนั้นส่งไปยังอาร์เรย์ตัวรับสัญญาณที่สอดคล้องกัน (COH. RX) ในหมู่พวกเขาความถี่ demultiplexing ของ Oscillator LO ท้องถิ่นใช้เป็นการอ้างอิงเฟสสำหรับตัวรับสัญญาณที่เชื่อมโยงกันแต่ละตัว ประสิทธิภาพของลิงค์มัลติเพล็กซ์ความยาวคลื่นนี้ขึ้นอยู่กับตัวสร้างสัญญาณหวีพื้นฐานโดยเฉพาะอย่างยิ่งความกว้างของแสงและพลังงานแสงของแต่ละเส้นหวี

แน่นอนเทคโนโลยีหวีความถี่ออพติคอลยังคงอยู่ในขั้นตอนการพัฒนาและสถานการณ์แอปพลิเคชันและขนาดของตลาดค่อนข้างเล็ก หากสามารถเอาชนะคอขวดทางเทคโนโลยีลดต้นทุนและปรับปรุงความน่าเชื่อถือได้อาจบรรลุการใช้งานระดับระดับในการส่งผ่านแสง