หวีความถี่แสงและการส่งผ่านแสง?

อย่างที่เราทราบตั้งแต่ปี 1990 เทคโนโลยี WDM WDM ได้ถูกนำมาใช้สำหรับการเชื่อมโยงไฟเบอร์-ออปติกระยะยาวหลายร้อยหรือหลายพันกิโลเมตร สำหรับภูมิภาคส่วนใหญ่ของประเทศโครงสร้างพื้นฐานของเส้นใยเป็นสินทรัพย์ที่แพงที่สุดในขณะที่ค่าใช้จ่ายของส่วนประกอบตัวรับส่งสัญญาณค่อนข้างต่ำ
อย่างไรก็ตามด้วยการระเบิดของอัตราข้อมูลในเครือข่ายเช่น 5G เทคโนโลยี WDM ก็มีความสำคัญมากขึ้นเรื่อย ๆ ในการเชื่อมโยงระยะสั้นเช่นกันซึ่งถูกนำไปใช้ในปริมาณที่มากขึ้นและมีความอ่อนไหวต่อต้นทุนและขนาดของแอสเซมบลี

ปัจจุบันเครือข่ายเหล่านี้ยังคงพึ่งพาเส้นใยออพติคอลโหมดเดียวหลายพันตัวที่ส่งแบบขนานผ่านช่องทางของการแบ่งพื้นที่อวกาศโดยมีอัตราข้อมูลค่อนข้างต่ำที่ไม่กี่ร้อย GBIT/S (800 กรัม) ต่อช่อง

อย่างไรก็ตามในอนาคตอันใกล้นี้แนวคิดของการขนานเชิงพื้นที่ทั่วไปจะถึงขีด จำกัด ของความยืดหยุ่นในไม่ช้าและจะต้องได้รับการเสริมด้วยการขนานของสเปกตรัมของกระแสข้อมูลในแต่ละเส้นใยเพื่อรักษาอัตราข้อมูลที่เพิ่มขึ้นต่อไป สิ่งนี้อาจเปิดพื้นที่แอปพลิเคชันใหม่ทั้งหมดสำหรับเทคโนโลยี WDM ซึ่งความสามารถในการปรับขนาดสูงสุดในแง่ของจำนวนช่องทางและอัตราข้อมูลเป็นสิ่งสำคัญ

ในบริบทนี้เครื่องกำเนิดหวีความถี่ออพติคอล (FCG)มีบทบาทสำคัญในฐานะแหล่งกำเนิดแสงที่มีขนาดกะทัดรัดและมีความยาวคลื่นที่สามารถจัดหาผู้ให้บริการออปติคัลที่กำหนดไว้อย่างดีจำนวนมาก นอกจากนี้ข้อได้เปรียบที่สำคัญอย่างยิ่งของหวีความถี่ออพติคอลคือเส้นหวีมีความเท่าเทียมกันในความถี่ดังนั้นจึงผ่อนคลายข้อกำหนดสำหรับแถบป้องกันระหว่างช่องทางและหลีกเลี่ยงการควบคุมความถี่ที่จำเป็นสำหรับบรรทัดเดียวในรูปแบบทั่วไปโดยใช้อาร์เรย์ของเลเซอร์ DFB

เป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องทราบว่าข้อได้เปรียบเหล่านี้ไม่เพียงใช้กับเครื่องส่งสัญญาณ WDM เท่านั้น แต่ยังรวมถึงตัวรับสัญญาณของพวกเขาด้วยซึ่งสามารถเปลี่ยนอาร์เรย์ออสซิลเลเตอร์ (LOS) แบบแยกส่วนได้ด้วยเครื่องกำเนิดหวีเดียว การใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าหวี LO ช่วยอำนวยความสะดวกในการประมวลผลสัญญาณดิจิตอลสำหรับแชนเนล WDM ซึ่งจะช่วยลดความซับซ้อนของตัวรับและเพิ่มความทนทานต่อสัญญาณรบกวนเฟส

นอกจากนี้การใช้สัญญาณหวี LO ที่มีการล็อคเฟสสำหรับการต้อนรับที่สอดคล้องกันแบบขนานทำให้สามารถสร้างรูปคลื่นโดเมนเวลาของสัญญาณ WDM ทั้งหมดได้ใหม่ดังนั้นจึงชดเชยความบกพร่องที่เกิดจากการไม่เชิงเส้นแสงในเส้นใยการส่งสัญญาณ นอกเหนือจากข้อได้เปรียบเชิงแนวคิดเหล่านี้ของการส่งสัญญาณแบบหวีขนาดเล็กและการผลิตมวลที่มีประสิทธิภาพเป็นกุญแจสำคัญสำหรับผู้รับส่งสัญญาณ WDM ในอนาคต
ดังนั้นในบรรดาแนวคิดเครื่องกำเนิดสัญญาณหวีต่างๆอุปกรณ์ชิปขนาดจึงเป็นที่สนใจเป็นพิเศษ เมื่อรวมกับวงจรบูรณาการโทนิคที่ปรับขนาดได้สูงสำหรับการปรับสัญญาณข้อมูลมัลติเพล็กซ์การกำหนดเส้นทางและการรับอุปกรณ์ดังกล่าวอาจถือกุญแจสำหรับเครื่องรับส่งสัญญาณ WDM ที่มีประสิทธิภาพสูงซึ่งสามารถประดิษฐ์ในปริมาณมากในราคาที่ต่ำ

รูปต่อไปนี้แสดงแผนผังของเครื่องส่งสัญญาณ WDM โดยใช้ Comb FCG ความถี่ออพติคอลเป็นแหล่งกำเนิดแสงหลายความยาวคลื่นสัญญาณหวี FCG จะถูกแยกออกเป็นครั้งแรกใน demultiplexer (DEMUX) จากนั้นป้อน EOM Electro-Optical Modulator ผ่านสัญญาณจะอยู่ภายใต้การมอดูเลตแอมพลิจูด QAM แบบ Qam quadrature ขั้นสูงเพื่อประสิทธิภาพสเปกตรัมที่ดีที่สุด (SE)

ที่เครื่องส่งสัญญาณออกไปช่องจะถูกรวมเข้าด้วยกันในมัลติเพล็กเซอร์ (MUX) และสัญญาณ WDM จะถูกส่งผ่านเส้นใยโหมดเดี่ยว ในตอนท้ายที่ได้รับตัวรับสัญญาณมัลติเพล็กซิ่งความยาวคลื่น (WDM RX) ใช้ LO local oscillator ของ FCG ที่ 2 สำหรับการตรวจจับแบบหลายความยาวคลื่น ช่องสัญญาณของสัญญาณอินพุต WDM จะถูกคั่นด้วย demultiplexer และป้อนเข้ากับอาร์เรย์ตัวรับสัญญาณที่สอดคล้องกัน (COH. RX) ในกรณีที่ความถี่ demultiplexing ของ Oscillator LO ท้องถิ่นถูกใช้เป็นการอ้างอิงเฟสสำหรับตัวรับสัญญาณที่เชื่อมโยงกันแต่ละตัว ประสิทธิภาพของลิงก์ WDM ดังกล่าวเห็นได้ชัดว่าขึ้นอยู่กับระดับใหญ่ในเครื่องกำเนิดสัญญาณหวีพื้นฐานโดยเฉพาะอย่างยิ่งความกว้างของสายแสงและพลังงานแสงต่อสายหวี

แน่นอนเทคโนโลยีหวีความถี่ออพติคอลยังคงอยู่ในขั้นตอนการพัฒนาและสถานการณ์แอปพลิเคชันและขนาดของตลาดมีขนาดค่อนข้างเล็ก หากสามารถเอาชนะคอขวดทางเทคนิคลดต้นทุนและปรับปรุงความน่าเชื่อถือได้ก็เป็นไปได้ที่จะบรรลุแอปพลิเคชันระดับขนาดในการส่งสัญญาณแสง