Sisir frekuensi optik dan transmisi optik?

Seperti yang kita ketahui, sejak tahun 1990-an, teknologi WDM telah digunakan untuk sambungan serat optik jarak jauh ratusan atau bahkan ribuan kilometer. Bagi sebagian besar wilayah negara ini, infrastruktur serat optik merupakan aset yang paling mahal, 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 tersebut masih mengandalkan ribuan serat optik mode tunggal yang ditransmisikan secara paralel melalui saluran multiplexing pembagian ruang, dengan laju 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 untuk mempertahankan peningkatan lebih lanjut dalam kecepatan data. Ini dapat membuka ruang aplikasi baru untuk teknologi WDM, di mana skalabilitas maksimum dalam hal jumlah saluran dan kecepatan data sangat penting.

Dalam konteks ini,generator sisir frekuensi optik (FCG)memainkan peran kunci sebagai sumber cahaya multipanjang gelombang yang kompak dan 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 secara intrinsik berjarak sama dalam frekuensi, sehingga melonggarkan persyaratan untuk pita penjaga antar-saluran dan menghindari kontrol frekuensi yang akan diperlukan untuk satu garis dalam skema konvensional menggunakan serangkaian laser DFB.

Penting untuk dicatat bahwa keunggulan ini tidak hanya berlaku untuk pemancar WDM tetapi juga untuk penerimanya, di mana susunan osilator lokal (LO) diskret dapat digantikan oleh satu generator sisir. Penggunaan generator sisir LO semakin memudahkan pemrosesan sinyal digital untuk saluran 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 untuk merekonstruksi bentuk gelombang domain waktu dari seluruh sinyal WDM, sehingga mengompensasi gangguan yang disebabkan oleh nonlinier optik dalam serat transmisi. Selain keuntungan konseptual dari transmisi sinyal berbasis sisir ini, ukuran yang lebih kecil dan produksi massal yang hemat biaya juga merupakan kunci untuk transceiver WDM di masa mendatang.
Oleh karena itu, di antara berbagai konsep generator sinyal sisir, perangkat berskala chip merupakan hal yang sangat menarik. Bila dikombinasikan dengan sirkuit terpadu fotonik yang sangat skalabel untuk modulasi, multiplexing, perutean, dan penerimaan sinyal data, perangkat tersebut dapat menjadi kunci untuk transceiver WDM yang ringkas 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 yang menggunakan sisir frekuensi optik FCG sebagai sumber cahaya multipanjang gelombang. Sinyal sisir FCG pertama-tama dipisahkan dalam demultiplexer (DEMUX) dan kemudian masuk ke modulator elektro-optik EOM. Melalui itu, sinyal tersebut mengalami modulasi amplitudo kuadratur QAM tingkat lanjut untuk efisiensi spektral (SE) yang optimal.

Pada titik keluar pemancar, saluran-saluran tersebut digabungkan kembali dalam multiplexer (MUX) dan sinyal-sinyal WDM ditransmisikan melalui serat mode tunggal. Pada ujung penerima, penerima multiplexing pembagian panjang gelombang (WDM Rx), menggunakan osilator lokal LO dari FCG ke-2 untuk deteksi koheren multipanjang gelombang. Saluran-saluran sinyal WDM masukan dipisahkan oleh demultiplexer dan diumpankan ke susunan penerima koheren (Coh. Rx). di mana frekuensi demultiplexing 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 dapat mengatasi hambatan teknis, mengurangi biaya, dan meningkatkan keandalan, maka akan memungkinkan untuk mencapai aplikasi berskala besar dalam transmisi optik.