Sisir frekuensi optik dan transmisi optik?

Sebagaimana kita ketahui, sejak tahun 1990-an, teknologi WDM telah digunakan untuk sambungan serat optik jarak jauh ratusan bahkan ribuan kilometer. Di sebagian besar wilayah Indonesia, infrastruktur serat optik merupakan aset termahal, sementara biaya komponen transceiver relatif rendah.
Namun, dengan meledaknya kecepatan data dalam jaringan seperti 5G, teknologi WDM menjadi semakin penting juga dalam hubungan jarak pendek, yang digunakan dalam volume yang jauh lebih besar dan karena itu lebih sensitif terhadap biaya dan ukuran rakitan transceiver.

Saat ini, jaringan-jaringan ini masih bergantung pada ribuan serat optik mode tunggal yang ditransmisikan secara paralel melalui saluran-saluran multiplexing pembagian ruang, dengan laju data yang relatif rendah, paling banyak beberapa ratus Gbit/detik (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 agar dapat mempertahankan peningkatan laju data lebih lanjut. Hal ini dapat membuka ruang aplikasi baru untuk teknologi WDM, yang mana skalabilitas maksimum dalam hal jumlah kanal dan laju data sangat penting.

Dalam konteks ini,generator sisir frekuensi optik (FCG)memainkan peran kunci sebagai sumber cahaya multi-panjang gelombang yang ringkas, tetap, dan dapat menyediakan sejumlah besar pembawa optik yang terdefinisi dengan baik. Selain itu, keuntungan yang sangat penting dari sisir frekuensi optik adalah bahwa garis sisir secara intrinsik berjarak sama dalam frekuensi, sehingga melonggarkan persyaratan untuk pita penjaga antar-kanal dan menghindari kontrol frekuensi yang diperlukan untuk satu garis dalam skema konvensional yang menggunakan susunan laser DFB.

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

Selain itu, penggunaan sinyal sisir LO dengan penguncian fase untuk penerimaan koheren paralel bahkan memungkinkan rekonstruksi bentuk gelombang domain waktu dari keseluruhan sinyal WDM, sehingga mengkompensasi gangguan yang disebabkan oleh nonlinier optik pada serat transmisi. Selain keunggulan konseptual transmisi sinyal berbasis sisir ini, ukuran yang lebih kecil dan produksi massal yang hemat biaya juga merupakan kunci bagi transceiver WDM di masa mendatang.
Oleh karena itu, di antara berbagai konsep pembangkit sinyal sisir, perangkat berskala chip menjadi sangat menarik. Ketika dikombinasikan dengan sirkuit terpadu fotonik yang sangat skalabel untuk modulasi, multiplexing, routing, dan penerimaan sinyal data, perangkat tersebut dapat menjadi kunci untuk transceiver WDM yang ringkas dan sangat efisien yang dapat diproduksi dalam jumlah besar dengan biaya rendah, dengan kapasitas transmisi hingga puluhan Tbit/detik per serat.

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

Pada titik keluar pemancar, kanal-kanal direkombinasi dalam multiplekser (MUX) dan sinyal WDM ditransmisikan melalui serat mode tunggal. Di sisi penerima, penerima multipleksing pembagian panjang gelombang (WDM Rx) menggunakan osilator lokal LO dari FCG ke-2 untuk deteksi koheren multipanjang gelombang. Kanal-kanal sinyal WDM masukan dipisahkan oleh demultiplekser dan diumpankan ke larik penerima koheren (Coh. Rx), di mana frekuensi demultipleksing osilator lokal LO digunakan sebagai referensi fase untuk setiap penerima koheren. Kinerja tautan WDM tersebut jelas sangat bergantung pada generator sinyal sisir yang mendasarinya, khususnya lebar garis optik dan daya optik per garis sisir.

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