Como sabemos, desde a década de 1990, a tecnologia WDM tem sido utilizada para ligações de fibra óptica de longo curso, com centenas ou mesmo milhares de quilómetros. Para a maioria das regiões do país, a infra-estrutura de fibra é o seu activo mais caro, enquanto o custo dos componentes do transceptor é relativamente baixo.
No entanto, com a explosão das taxas de dados em redes como 5G, a tecnologia WDM está a tornar-se cada vez mais importante também em ligações de curta distância, que são implementadas em volumes muito maiores e são, portanto, mais sensíveis ao custo e ao tamanho dos conjuntos de transceptores.
Atualmente, essas redes ainda contam com milhares de fibras ópticas monomodo transmitidas em paralelo através de canais de multiplexação por divisão espacial, com taxas de dados relativamente baixas, de no máximo algumas centenas de Gbit/s (800G) por canal, com um pequeno número de possíveis aplicações na classe T.
No entanto, num futuro previsível, o conceito de paralelização espacial comum atingirá em breve os limites da sua escalabilidade e terá de ser complementado pela paralelização espectral dos fluxos de dados em cada fibra, a fim de sustentar novos aumentos nas taxas de dados. Isto pode abrir um novo espaço de aplicação para a tecnologia WDM, na qual a escalabilidade máxima em termos de número de canais e taxa de dados é crucial.
Nesse contexto,o gerador de pente de frequência óptica (FCG)desempenha um papel fundamental como fonte de luz compacta, fixa e de vários comprimentos de onda que pode fornecer um grande número de portadoras ópticas bem definidas. Além disso, uma vantagem particularmente importante dos pentes de frequência óptica é que as linhas pente são intrinsecamente equidistantes em frequência, relaxando assim a necessidade de bandas de guarda entre canais e evitando o controle de frequência que seria necessário para uma única linha em um esquema convencional usando uma série de lasers DFB.
É importante notar que essas vantagens se aplicam não apenas aos transmissores WDM, mas também aos seus receptores, onde arranjos de osciladores locais discretos (LO) podem ser substituídos por um único gerador de pente. O uso de geradores LO comb facilita ainda mais o processamento de sinal digital para canais WDM, reduzindo assim a complexidade do receptor e aumentando a tolerância ao ruído de fase.
Além disso, o uso de sinais LO comb com bloqueio de fase para recepção paralela coerente torna ainda possível reconstruir a forma de onda no domínio do tempo de todo o sinal WDM, compensando assim as deficiências causadas por não linearidades ópticas na fibra de transmissão. Além dessas vantagens conceituais da transmissão de sinal baseada em pente, o tamanho menor e a produção em massa econômica também são fundamentais para futuros transceptores WDM.
Portanto, entre os vários conceitos de geradores de sinais de pente, os dispositivos em escala de chip são de particular interesse. Quando combinados com circuitos integrados fotônicos altamente escaláveis para modulação, multiplexação, roteamento e recepção de sinais de dados, tais dispositivos podem ser a chave para transceptores WDM compactos e altamente eficientes que podem ser fabricados em grandes quantidades a baixo custo, com capacidades de transmissão de até dezenas de unidades. de Tbit/s por fibra.
A figura a seguir mostra um esquema de um transmissor WDM usando um pente de frequência óptica FCG como fonte de luz de vários comprimentos de onda. O sinal do pente FCG é primeiro separado em um demultiplexador (DEMUX) e depois entra em um modulador eletro-óptico EOM. Através dele, o sinal é submetido à modulação de amplitude em quadratura QAM avançada para eficiência espectral (SE) ideal.
Na saída do transmissor, os canais são recombinados em um multiplexador (MUX) e os sinais WDM são transmitidos através de fibra monomodo. Na extremidade de recepção, o receptor multiplexador por divisão de comprimento de onda (WDM Rx), usa o oscilador local LO do 2º FCG para detecção coerente de múltiplos comprimentos de onda. Os canais dos sinais WDM de entrada são separados por um demultiplexador e alimentados ao conjunto de receptores coerente (Coh. Rx). onde a frequência de demultiplexação do oscilador local LO é usada como referência de fase para cada receptor coerente. O desempenho de tais ligações WDM depende obviamente, em grande medida, do gerador de sinal de pente subjacente, em particular da largura da linha óptica e da potência óptica por 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 técnicos, reduzir custos e melhorar a confiabilidade, será possível alcançar aplicações em nível de escala na transmissão óptica.
Horário da postagem: 21 de novembro de 2024