Sisir frekuensi optik dan transmisi optik?

Kita tahu bahwa sejak tahun 1990-an, teknologi multiplexing divisi panjang gelombang WDM telah digunakan untuk sambungan serat optik jarak jauh yang membentang ratusan 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-jaringan ini masih mengandalkan ribuan serat optik mode tunggal untuk transmisi paralel melalui kanal-kanal multiplexing pembagian ruang, dan laju data setiap kanal relatif rendah, paling tinggi hanya beberapa ratus Gbit/dtk (800G). Tingkat T mungkin memiliki aplikasi yang terbatas.

Namun, di masa mendatang yang dapat diperkirakan, konsep paralelisasi spasial biasa akan segera mencapai batas skalabilitasnya, dan harus dilengkapi dengan paralelisasi spektrum aliran data di setiap serat optik untuk mempertahankan peningkatan laju data lebih lanjut. Hal ini dapat membuka ruang aplikasi baru untuk teknologi multiplexing pembagian panjang gelombang (wavelength division multiplexing), di mana skalabilitas maksimum jumlah kanal dan laju data sangat penting.

Dalam hal ini, generator sisir frekuensi (FCG), sebagai sumber cahaya multipanjang gelombang yang ringkas dan tetap, dapat menyediakan sejumlah besar pembawa optik yang terdefinisi dengan baik, sehingga memainkan peran krusial. Selain itu, keuntungan yang sangat penting dari sisir frekuensi optik adalah bahwa garis sisir pada dasarnya memiliki frekuensi yang sama, yang dapat melonggarkan persyaratan untuk pita pelindung antar-kanal 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 generator sisir tunggal. Penggunaan generator sisir LO dapat semakin memfasilitasi pemrosesan sinyal digital dalam kanal 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 keseluruhan sinyal multiplexing pembagian panjang gelombang, sehingga mengkompensasi kerusakan yang disebabkan oleh nonlinieritas optik serat transmisi. Selain keunggulan konseptual berdasarkan transmisi sinyal sisir, ukuran yang lebih kecil dan produksi skala besar yang efisien secara ekonomi juga merupakan faktor kunci bagi transceiver multiplexing pembagian panjang gelombang di masa mendatang.

Oleh karena itu, di antara berbagai konsep pembangkit sinyal sisir, perangkat tingkat chip sangat penting. Ketika 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/detik per serat.

Pada keluaran ujung pengirim, setiap kanal direkombinasi melalui multiplekser (MUX), dan sinyal multipleksing pembagian panjang gelombang ditransmisikan melalui serat mode tunggal. Pada ujung penerima, penerima multipleksing pembagian panjang gelombang (WDM Rx) menggunakan osilator lokal LO dari FCG kedua untuk deteksi interferensi multi panjang gelombang. Kanal sinyal multipleksing pembagian panjang gelombang masukan dipisahkan oleh demultiplekser dan kemudian dikirim ke larik penerima koheren (Coh. Rx). Di antara larik-larik tersebut, frekuensi demultipleksing osilator lokal LO digunakan sebagai referensi fase untuk setiap penerima koheren. Kinerja tautan multipleksing 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, teknologi ini dapat mencapai aplikasi berskala besar dalam transmisi optik.