Techniki multipleksowania optycznego i ich połączenie na chipie: przegląd

Techniki multipleksowania optycznego i ich połączenie na chipie ikomunikacja światłowodowa: recenzja

Techniki multipleksowania optycznego stanowią pilny temat badawczy, a naukowcy na całym świecie prowadzą dogłębne badania w tej dziedzinie. Na przestrzeni lat zaproponowano wiele technologii multipleksowania, takich jak multipleksowanie z podziałem długości fali (WDM), multipleksowanie z podziałem modów (MDM), multipleksowanie z podziałem przestrzeni (SDM), multipleksowanie polaryzacyjne (PDM) i orbitalne multipleksowanie momentów pędu (OAMM). Technologia multipleksowania z podziałem długości fali (WDM) umożliwia jednoczesną transmisję dwóch lub więcej sygnałów optycznych o różnych długościach fali przez jedno włókno, w pełni wykorzystując niskie straty światłowodu w szerokim zakresie długości fal. Teorię tę po raz pierwszy zaproponował Delange w 1970 roku, a dopiero w 1977 roku rozpoczęły się badania podstawowe technologii WDM, które koncentrowały się na zastosowaniach sieci komunikacyjnych. Od tego czasu, wraz z ciągłym rozwojemwłókno optyczne, źródło światła, fotodetektori innych dziedzinach, eksploracja technologii WDM również przyspieszyła. Zaletą multipleksowania polaryzacyjnego (PDM) jest możliwość zwielokrotnienia ilości przesyłanego sygnału, ponieważ dwa niezależne sygnały mogą być rozłożone w ortogonalnej pozycji polaryzacji tej samej wiązki światła, a dwa kanały polaryzacyjne są rozdzielone i niezależnie identyfikowane po stronie odbiorczej.

Wraz z ciągłym wzrostem zapotrzebowania na wyższe prędkości transmisji danych, ostatni stopień swobody multipleksowania – przestrzeń – był intensywnie badany w ciągu ostatniej dekady. Wśród nich multipleksowanie z podziałem modów (MDM) jest generowane głównie przez N nadajników, realizowane przez multiplekser trybu przestrzennego. Ostatecznie sygnał obsługiwany przez tryb przestrzenny jest przesyłany do światłowodu niskomodowego. Podczas propagacji sygnału wszystkie mody o tej samej długości fali są traktowane jako jednostka superkanału multipleksowania z podziałem przestrzennym (SDM), tj. są wzmacniane, tłumione i sumowane jednocześnie, bez możliwości oddzielnego przetwarzania trybów. W MDM różne kontury przestrzenne (tj. różne kształty) wzoru są przypisywane różnym kanałom. Na przykład kanał jest przesyłany wiązką laserową o kształcie trójkąta, kwadratu lub koła. Kształty wykorzystywane w MDM w rzeczywistych zastosowaniach są bardziej złożone i charakteryzują się unikalnymi właściwościami matematycznymi i fizycznymi. Technologia ta jest prawdopodobnie najbardziej rewolucyjnym przełomem w światłowodowej transmisji danych od lat 80. XX wieku. Technologia MDM oferuje nową strategię wdrażania większej liczby kanałów i zwiększania przepustowości łącza przy użyciu pojedynczej fali nośnej. Orbitalny moment pędu (OAM) to fizyczna cecha fal elektromagnetycznych, w których ścieżka propagacji jest określona przez helikalny front fali fazowej. Ponieważ cecha ta może być wykorzystana do ustanowienia wielu oddzielnych kanałów, bezprzewodowe multipleksowanie orbitalnego momentu pędu (OAMM) może skutecznie zwiększyć prędkość transmisji w transmisjach typu high-to-point (takich jak bezprzewodowa transmisja zwrotna lub dosyłowa).