Sabemos que, desde a década de 1990, a tecnologia de multiplexação por divisão de comprimento de onda WDM tem sido utilizada em enlaces de fibra óptica de longa distância, abrangendo centenas ou até milhares de quilômetros. Para a maioria dos países e regiões, a infraestrutura de fibra óptica é o ativo mais caro, enquanto o custo dos componentes do transceptor é relativamente baixo.
No entanto, com o crescimento explosivo das taxas de transmissão de dados de rede, como 5G, a tecnologia WDM se tornou cada vez mais importante em links de curta distância, e o volume de implantação de links curtos é muito maior, tornando o custo e o tamanho dos componentes do transceptor mais sensíveis.
Atualmente, essas redes ainda dependem de milhares de fibras ópticas monomodo para transmissão paralela através de canais de multiplexação por divisão espacial, e a taxa de dados de cada canal é relativamente baixa, no máximo algumas centenas de Gbit/s (800G). O nível T pode ter aplicações limitadas.
Mas, num futuro próximo, o conceito de paralelização espacial comum atingirá em breve seu limite de escalabilidade e deverá ser complementado pela paralelização espectral dos fluxos de dados em cada fibra para manter melhorias adicionais nas taxas de dados. Isso pode abrir um novo campo de aplicação para a tecnologia de multiplexação por divisão de comprimento de onda, onde a escalabilidade máxima do número de canais e da taxa de dados é crucial.
Neste caso, o gerador de pente de frequência (FCG), como uma fonte de luz compacta e fixa de múltiplos comprimentos de onda, pode fornecer um grande número de portadoras ópticas bem definidas, desempenhando assim um papel crucial. Além disso, uma vantagem particularmente importante do pente de frequência óptica é que as linhas do pente são essencialmente equidistantes em frequência, o que pode flexibilizar os requisitos para bandas de guarda entre canais e evitar o controle de frequência necessário para linhas únicas em esquemas tradicionais que utilizam matrizes de laser DFB.
Deve-se notar que essas vantagens não se aplicam apenas ao transmissor de multiplexação por divisão de comprimento de onda, mas também ao seu receptor, onde o conjunto de osciladores locais discretos (LO) pode ser substituído por um único gerador de pente. O uso de geradores de pente de LO pode facilitar ainda mais o processamento de sinais digitais em canais de multiplexação por divisão de comprimento de onda, reduzindo assim a complexidade do receptor e melhorando a tolerância ao ruído de fase.
Além disso, o uso de sinais de pente LO com função de bloqueio de fase para recepção coerente paralela pode até mesmo reconstruir a forma de onda no domínio do tempo de todo o sinal de multiplexação por divisão de comprimento de onda, compensando assim os danos causados pela não linearidade óptica da fibra de transmissão. Além das vantagens conceituais baseadas na transmissão de sinais de pente, o tamanho reduzido e a produção em larga escala economicamente eficiente também são fatores-chave para futuros transceptores de multiplexação por divisão de comprimento de onda.
Portanto, entre os vários conceitos de geradores de sinais de pente, os dispositivos em nível de chip se destacam. Quando combinados com circuitos integrados fotônicos altamente escaláveis para modulação, multiplexação, roteamento e recepção de sinais de dados, tais dispositivos podem se tornar essenciais para transceptores de multiplexação por divisão de comprimento de onda compactos e eficientes, que podem ser fabricados em grandes quantidades a baixo custo, com capacidade de transmissão de dezenas de Tbit/s por fibra.
Na saída da extremidade emissora, cada canal é recombinado por meio de um multiplexador (MUX), e o sinal de multiplexação por divisão de comprimento de onda é transmitido por fibra monomodo. Na extremidade receptora, o receptor de multiplexação por divisão de comprimento de onda (WDM Rx) utiliza o oscilador local LO do segundo FCG para detecção de interferência em múltiplos comprimentos de onda. O canal do sinal de multiplexação por divisão de comprimento de onda de entrada é separado por um demultiplexador e, em seguida, enviado para um conjunto de receptores coerentes (Coh. Rx). Entre eles, a frequência de demultiplexação do oscilador local LO é usada como referência de fase para cada receptor coerente. O desempenho desse enlace de multiplexação por divisão de comprimento de onda depende, obviamente, em grande parte do gerador de sinal de pente básico, especialmente da largura da luz e da potência óptica de cada linha de pente.
É claro que a tecnologia de pente de frequência óptica ainda está em fase de desenvolvimento, e seus cenários de aplicação e tamanho de mercado são relativamente pequenos. Se conseguir superar gargalos tecnológicos, reduzir custos e melhorar a confiabilidade, poderá alcançar aplicações em escala na transmissão óptica.
Horário da publicação: 19/12/2024