Techniki multipleksowania optycznego i ich połączenie na chipie: przegląd

Techniki multipleksowania optycznego i ich połączenie dla układów scalonych ikomunikacja światłowodowa:recenzja

Techniki multipleksowania optycznego są pilnym tematem badawczym, 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 trybów (MDM), multipleksowanie z podziałem przestrzeni (SDM), multipleksowanie polaryzacyjne (PDM) i multipleksowanie orbitalnego momentu pędu (OAMM). Technologia multipleksowania z podziałem długości fali (WDM) umożliwia jednoczesną transmisję dwóch lub więcej sygnałów optycznych o różnych długościach fal przez jedno włókno, w pełni wykorzystując niskie straty światłowodu w szerokim zakresie długości fal. Teorię tę po raz pierwszy zaproponował Delange w 1970 r., a dopiero w 1977 r. rozpoczęto podstawowe badania technologii WDM, które koncentrowały się na zastosowaniu sieci komunikacyjnych. Od tego czasu, wraz z ciągłym rozwojemwłókno optyczne, źródło światła, fotodetektori innych dziedzinach, eksploracja technologii WDM przez ludzi również przyspieszyła. Zaletą multipleksowania polaryzacyjnego (PDM) jest to, że ilość przesyłanego sygnału może być zwielokrotniona, ponieważ dwa niezależne sygnały mogą być rozprowadzane w ortogonalnej pozycji polaryzacji tej samej wiązki światła, a dwa kanały polaryzacyjne są rozdzielone i niezależnie identyfikowane na końcu odbiorczym.

Ponieważ zapotrzebowanie na wyższe szybkości transmisji danych nadal rośnie, ostatni stopień swobody multipleksowania, przestrzeń, był intensywnie badany w ciągu ostatniej dekady. Wśród nich multipleksowanie z podziałem trybów (MDM) jest generowane głównie przez N nadajników, co jest realizowane przez multiplekser trybu przestrzennego. Na koniec sygnał obsługiwany przez tryb przestrzenny jest przesyłany do światłowodu o niskim trybie. Podczas propagacji sygnału wszystkie tryby na tej samej długości fali są traktowane jako jednostka superkanału multipleksowania z podziałem przestrzennym (SDM), tj. są wzmacniane, tłumione i dodawane jednocześnie, bez możliwości osiągnięcia oddzielnego przetwarzania trybu. W MDM różne kontury przestrzenne (czyli różne kształty) wzoru są przypisywane różnym kanałom. Na przykład kanał jest wysyłany przez wiązkę laserową, która ma kształt trójkąta, kwadratu lub koła. Kształty używane przez MDM w rzeczywistych zastosowaniach są bardziej złożone i mają unikalne cechy matematyczne i fizyczne. Technologia ta jest prawdopodobnie najbardziej rewolucyjnym przełomem w transmisji danych światłowodowych od lat 80. XX wieku. Technologia MDM zapewnia nową strategię wdrażania większej liczby kanałów i zwiększania przepustowości łącza przy użyciu pojedynczej nośnej długości fali. Orbitalny moment pędu (OAM) jest fizyczną cechą fal elektromagnetycznych, w których ścieżka propagacji jest określana przez helikalny front fali fazowej. Ponieważ ta cecha może być używana do ustanawiania wielu oddzielnych kanałów, bezprzewodowe multipleksowanie orbitalnego momentu pędu (OAMM) może skutecznie zwiększyć szybkość transmisji w transmisjach typu high-to-point (takich jak bezprzewodowy backhaul lub forward).