Sisir frekuensi optik dan transmisi optik?

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

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

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

Namun dalam waktu dekat, 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 laju data. Hal ini dapat membuka ruang aplikasi baru bagi teknologi multiplexing pembagian panjang gelombang, di mana skalabilitas maksimum jumlah saluran dan laju data sangat penting.

Dalam hal ini, generator sisir frekuensi (FCG), sebagai sumber cahaya multi-panjang gelombang yang ringkas 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-garis sisir pada dasarnya berjarak sama dalam frekuensi, yang dapat mengurangi persyaratan untuk pita pengaman 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 generator sisir tunggal. Penggunaan generator sisir LO dapat lebih memudahkan pemrosesan sinyal digital dalam saluran multiplexing pembagian panjang gelombang, sehingga mengurangi kompleksitas penerima dan meningkatkan toleransi noise fasa.

Selain itu, penggunaan sinyal sisir LO dengan fungsi penguncian fase untuk penerimaan koheren paralel bahkan dapat merekonstruksi bentuk gelombang domain waktu dari seluruh 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 untuk transceiver multiplexing pembagian panjang gelombang di masa depan.

Oleh karena itu, di antara berbagai konsep generator sinyal sisir, perangkat tingkat chip sangat penting. Ketika dikombinasikan dengan sirkuit terpadu fotonik yang sangat skalabel untuk modulasi sinyal data, multipleksing, perutean, dan penerimaan, perangkat tersebut dapat menjadi kunci untuk transceiver multipleksing 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 output sisi pengirim, setiap kanal digabungkan kembali melalui multiplekser (MUX), dan sinyal multiplexing pembagian panjang gelombang ditransmisikan melalui serat optik mode tunggal. Pada sisi penerima, penerima multiplexing pembagian panjang gelombang (WDM Rx) menggunakan osilator lokal LO dari FCG kedua untuk deteksi interferensi multi panjang gelombang. Kanal sinyal multiplexing pembagian panjang gelombang input dipisahkan oleh demultiplekser dan kemudian dikirim ke susunan penerima koheren (Coh. Rx). Di antaranya, frekuensi demultipleksing osilator lokal LO digunakan sebagai referensi fase untuk setiap penerima 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 aplikasinya serta ukuran pasarnya relatif kecil. Jika dapat mengatasi hambatan teknologi, mengurangi biaya, dan meningkatkan keandalan, teknologi ini mungkin dapat mencapai aplikasi skala besar dalam transmisi optik.