Sisir frekuensi optik dan transmisi optik?

Seperti kita ketahui, sejak tahun 1990an, teknologi WDM WDM telah digunakan untuk sambungan serat optik jarak jauh ratusan bahkan ribuan kilometer. Bagi sebagian besar wilayah di negara ini, infrastruktur fiber merupakan aset yang paling mahal, sementara biaya komponen transceiver relatif rendah.
Namun, dengan pesatnya kecepatan data dalam jaringan seperti 5G, teknologi WDM menjadi semakin penting dalam sambungan jarak pendek, yang diterapkan dalam volume yang jauh lebih besar dan oleh karena itu lebih sensitif terhadap biaya dan ukuran rakitan transceiver.

Saat ini, jaringan ini masih mengandalkan ribuan serat optik mode tunggal yang ditransmisikan secara paralel melalui saluran multiplexing divisi ruang, dengan kecepatan data yang relatif rendah paling banyak beberapa ratus Gbit/s (800G) per saluran, dengan sejumlah kecil kemungkinan aplikasi di kelas T.

Namun, di masa mendatang, konsep paralelisasi spasial umum akan segera mencapai batas skalabilitasnya, dan harus dilengkapi dengan paralelisasi spektral aliran data di setiap serat optik untuk mempertahankan peningkatan kecepatan data lebih lanjut. Hal ini dapat membuka ruang aplikasi baru untuk teknologi WDM, yang mana skalabilitas maksimum dalam hal jumlah saluran dan kecepatan data sangatlah penting.

Dalam konteks ini,generator sisir frekuensi optik (FCG)memainkan peran kunci sebagai sumber cahaya multi-panjang gelombang yang kompak, tetap, yang dapat menyediakan sejumlah besar pembawa optik yang terdefinisi dengan baik. Selain itu, keuntungan yang sangat penting dari sisir frekuensi optik adalah bahwa garis sisir pada dasarnya memiliki jarak frekuensi yang sama, sehingga mengurangi persyaratan pita pelindung antar saluran dan menghindari kontrol frekuensi yang diperlukan untuk satu saluran dalam skema konvensional yang menggunakan serangkaian laser DFB.

Penting untuk dicatat bahwa keunggulan ini berlaku tidak hanya pada pemancar WDM tetapi juga pada penerimanya, di mana susunan osilator lokal diskrit (LO) dapat digantikan oleh generator sisir tunggal. Penggunaan generator sisir LO semakin memfasilitasi pemrosesan sinyal digital untuk saluran WDM, sehingga mengurangi kompleksitas penerima dan meningkatkan toleransi kebisingan fase.

Selain itu, penggunaan sinyal sisir LO dengan penguncian fase untuk penerimaan koheren paralel bahkan memungkinkan untuk merekonstruksi bentuk gelombang domain waktu dari seluruh sinyal WDM, sehingga mengkompensasi gangguan yang disebabkan oleh nonlinier optik pada serat transmisi. Selain keuntungan konseptual dari transmisi sinyal berbasis sisir, ukuran yang lebih kecil dan produksi massal yang hemat biaya juga merupakan kunci untuk transceiver WDM di masa depan.
Oleh karena itu, di antara berbagai konsep generator sinyal sisir, perangkat skala chip menjadi perhatian khusus. Ketika dikombinasikan dengan sirkuit terpadu fotonik yang sangat skalabel untuk modulasi sinyal data, multiplexing, routing dan penerimaan, perangkat tersebut mungkin memegang kunci untuk transceiver WDM yang kompak dan sangat efisien yang dapat dibuat dalam jumlah besar dengan biaya rendah, dengan kapasitas transmisi hingga puluhan Tbit/s per serat.

Gambar berikut menggambarkan skema pemancar WDM menggunakan sisir frekuensi optik FCG sebagai sumber cahaya multi-panjang gelombang. Sinyal sisir FCG pertama-tama dipisahkan dalam demultiplexer (DEMUX) dan kemudian memasuki modulator elektro-optik EOM. Melalui sinyal tersebut, sinyal dikenai modulasi amplitudo kuadratur QAM yang canggih untuk efisiensi spektral (SE) yang optimal.

Pada saluran keluar pemancar, saluran digabungkan kembali dalam multiplexer (MUX) dan sinyal WDM ditransmisikan melalui serat mode tunggal. Di sisi penerima, penerima multiplexing pembagian panjang gelombang (WDM Rx), menggunakan osilator lokal LO dari FCG ke-2 untuk deteksi koheren multi-panjang gelombang. Saluran sinyal input WDM dipisahkan oleh demultiplexer dan diumpankan ke susunan penerima yang koheren (Coh. Rx). dimana frekuensi demultiplexing dari osilator lokal LO digunakan sebagai referensi fasa untuk setiap penerima koheren. Kinerja tautan WDM tersebut jelas sangat bergantung pada generator sinyal sisir yang mendasarinya, khususnya lebar jalur optik dan daya optik per jalur sisir.

Tentu saja, teknologi sisir frekuensi optik masih dalam tahap pengembangan, dan skenario penerapan serta ukuran pasarnya relatif kecil. Jika hal ini dapat mengatasi hambatan teknis, mengurangi biaya, dan meningkatkan keandalan, maka penerapan tingkat skala dalam transmisi optik dapat dicapai.