Sisir frekuensi optik dan transmisi optik?

Kita tahu bahwa sejak tahun 1990-an, teknologi multiplexing pembagian panjang gelombang WDM telah digunakan untuk sambungan serat optik jarak jauh yang membentang ratusan atau bahkan ribuan kilometer. Bagi sebagian besar negara dan wilayah, infrastruktur serat optik merupakan aset termahal mereka, sementara biaya komponen transceiver relatif rendah.

Namun, dengan pertumbuhan eksplosif kecepatan transmisi data jaringan seperti 5G, teknologi WDM menjadi semakin penting dalam tautan jarak pendek, dan volume penyebaran tautan pendek jauh lebih besar, membuat biaya dan ukuran komponen transceiver lebih sensitif.

Saat ini, jaringan ini masih mengandalkan ribuan serat optik mode tunggal untuk transmisi paralel melalui saluran multiplexing pembagian ruang, dan kecepatan data setiap saluran relatif rendah, paling banyak hanya beberapa ratus Gbit/s (800G). Tingkat T mungkin memiliki aplikasi terbatas.

Namun di masa mendatang, konsep paralelisasi spasial biasa akan segera mencapai batas skalabilitasnya, dan harus dilengkapi dengan paralelisasi spektrum aliran data di setiap serat untuk mempertahankan peningkatan lebih lanjut dalam kecepatan data. Ini dapat membuka ruang aplikasi baru untuk teknologi multiplexing pembagian panjang gelombang, di mana skalabilitas maksimum jumlah saluran dan kecepatan data sangat penting.

Dalam kasus ini, generator sisir frekuensi (FCG), sebagai sumber cahaya multipanjang gelombang yang kompak dan tetap, dapat menyediakan sejumlah besar pembawa optik yang terdefinisi dengan baik, sehingga memainkan peran penting. Selain itu, keuntungan yang sangat penting dari sisir frekuensi optik adalah bahwa garis sisir pada dasarnya berjarak sama dalam frekuensi, yang dapat melonggarkan persyaratan untuk pita pelindung antar saluran dan menghindari kontrol frekuensi yang diperlukan untuk garis tunggal dalam skema tradisional yang menggunakan susunan laser DFB.

Perlu dicatat bahwa keunggulan ini tidak hanya berlaku untuk pemancar multiplexing pembagian panjang gelombang, tetapi juga untuk penerimanya, di mana susunan osilator lokal (LO) diskrit dapat digantikan oleh satu generator sisir. Penggunaan generator sisir LO dapat lebih memfasilitasi pemrosesan sinyal digital dalam saluran multiplexing pembagian panjang gelombang, sehingga mengurangi kompleksitas penerima dan meningkatkan toleransi derau fase.

Selain itu, penggunaan sinyal sisir LO dengan fungsi fase terkunci untuk penerimaan koheren paralel bahkan dapat merekonstruksi bentuk gelombang domain waktu dari seluruh sinyal multiplexing pembagian panjang gelombang, sehingga mengompensasi kerusakan yang disebabkan oleh nonlinieritas optik serat transmisi. Selain keuntungan konseptual berdasarkan transmisi sinyal sisir, ukuran yang lebih kecil dan produksi skala besar yang efisien secara ekonomi juga merupakan faktor kunci untuk transceiver multiplexing pembagian panjang gelombang di masa mendatang.

Oleh karena itu, di antara berbagai konsep generator sinyal sisir, perangkat tingkat chip sangat penting. Bila dikombinasikan dengan sirkuit terpadu fotonik yang sangat skalabel untuk modulasi, multiplexing, perutean, dan penerimaan sinyal data, perangkat tersebut dapat menjadi kunci untuk transceiver multiplexing pembagian panjang gelombang yang ringkas dan efisien yang dapat diproduksi dalam jumlah besar dengan biaya rendah, dengan kapasitas transmisi puluhan Tbit/s per serat.

Pada keluaran ujung pengirim, setiap saluran digabungkan kembali melalui multiplexer (MUX), dan sinyal multiplexing pembagian panjang gelombang ditransmisikan melalui serat mode tunggal. Pada ujung penerima, penerima multiplexing pembagian panjang gelombang (WDM Rx) menggunakan osilator lokal LO dari FCG kedua untuk deteksi interferensi multi panjang gelombang. Saluran sinyal multiplexing pembagian panjang gelombang masukan dipisahkan oleh demultiplexer dan kemudian dikirim ke array penerima yang koheren (Coh. Rx). Di antara mereka, frekuensi demultiplexing osilator lokal LO digunakan sebagai referensi fase untuk setiap penerima yang koheren. Kinerja tautan multiplexing pembagian panjang gelombang ini jelas sangat bergantung pada generator sinyal sisir dasar, terutama lebar cahaya dan daya optik setiap garis sisir.

Tentu saja, teknologi sisir frekuensi optik masih dalam tahap pengembangan, dan skenario aplikasi serta ukuran pasarnya relatif kecil. Jika dapat mengatasi hambatan teknologi, mengurangi biaya, dan meningkatkan keandalan, maka dapat mencapai aplikasi skala besar dalam transmisi optik.