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 mesmo milhares de quilômetros. Para a maioria dos países e regiões, a infraestrutura de fibra óptica é o seu 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 em redes como o 5G, a tecnologia WDM tornou-se cada vez mais importante em enlaces de curta distância, e o volume de implantação desses enlaces 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 por meio 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 precisará ser complementado pela paralelização espectral dos fluxos de dados em cada fibra para manter melhorias adicionais nas taxas de dados. Isso poderá abrir um novo campo de aplicações 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 frequências (FCG), como uma fonte de luz multi-comprimento de onda compacta e fixa, pode fornecer um grande número de portadoras ópticas bem definidas, desempenhando, assim, um papel crucial. Além disso, uma vantagem particularmente importante do pente de frequências ópticas é que as linhas do pente são essencialmente equidistantes em frequência, o que pode atenuar os requisitos de bandas de guarda entre canais e evitar o controle de frequência necessário para linhas individuais em esquemas tradicionais que utilizam arranjos de lasers DFB.
É importante ressaltar 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 discreto de osciladores locais (LO) pode ser substituído por um único gerador de pente de frequências. O uso de geradores de pente de frequências LO pode facilitar ainda mais o processamento digital de sinais 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 de frequências do oscilador local (LO) com função de sincronização de fase para recepção coerente paralela permite reconstruir a forma de onda no domínio do tempo de todo o sinal de multiplexação por divisão de comprimento de onda (WDM), compensando assim os danos causados pela não linearidade óptica da fibra de transmissão. Além das vantagens conceituais baseadas na transmissão de sinais de pente de frequências, o tamanho reduzido e a produção em larga escala economicamente eficiente também são fatores-chave para os futuros transceptores de WDM.
Portanto, dentre os vários conceitos de geradores de sinal em pente, os dispositivos em nível de chip são particularmente notáveis. 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 transmissora, cada canal é recombinado por meio de um multiplexador (MUX), e o sinal de multiplexação por divisão de comprimento de onda (WDM) é transmitido por fibra monomodo. Na extremidade receptora, o receptor WDM (WDM Rx) utiliza o oscilador local (LO) do segundo gerador de pente de frequências (FCG) para detecção de interferência multi-comprimento de onda. O canal do sinal WDM de entrada é separado por um demultiplexador e então enviado para um conjunto de receptores coerentes (Coh. Rx). Nesse conjunto, a frequência de demultiplexação do oscilador local (LO) é utilizada como referência de fase para cada receptor coerente. O desempenho desse enlace WDM depende, obviamente, em grande parte do gerador de sinal de pente de frequências básico, especialmente da largura do feixe e da potência óptica de cada linha do pente.
É claro que a tecnologia de pentes de frequência óptica ainda está em fase de desenvolvimento, e seus cenários de aplicação e tamanho de mercado são relativamente pequenos. Se conseguir superar os gargalos tecnológicos, reduzir custos e melhorar a confiabilidade, poderá alcançar aplicações em larga escala na transmissão óptica.
Data da publicação: 19/12/2024