Tehnike optičkog multipleksiranja i njihova veza za on-chip: pregled

Tehnike optičkog multipleksiranja i njihova veza za on-chip ikomunikacija optičkim vlaknima: pregled

Tehnike optičkog multipleksiranja hitna su istraživačka tema, a znanstvenici diljem svijeta provode opsežna istraživanja u ovom području. Tijekom godina predložene su mnoge multipleksne tehnologije kao što su multipleksiranje po valnim duljinama (WDM), multipleksiranje po modovima (MDM), multipleksiranje po prostoru (SDM), polarizacijsko multipleksiranje (PDM) i multipleksiranje orbitalnog kutnog momenta (OAMM). Tehnologija multipleksiranja valnih duljina (WDM) omogućuje simultani prijenos dva ili više optičkih signala različitih valnih duljina kroz jedno vlakno, čime se u potpunosti iskorištavaju karakteristike niskih gubitaka vlakna u širokom rasponu valnih duljina. Teoriju je prvi predložio Delange 1970. godine, a tek 1977. godine započela su temeljna istraživanja WDM tehnologije koja su bila usmjerena na primjenu komunikacijskih mreža. Od tada, uz kontinuirani razvojoptičko vlakno, izvor svjetlosti, fotodetektori drugim poljima, istraživanje WDM tehnologije također se ubrzalo. Prednost polarizacijskog multipleksiranja (PDM) je u tome što se količina prijenosa signala može umnožiti, jer se dva neovisna signala mogu distribuirati na ortogonalnom položaju polarizacije iste zrake svjetlosti, a dva polarizacijska kanala su odvojena i neovisno identificirana na prijemni kraj.

Kako potražnja za višim brzinama prijenosa podataka nastavlja rasti, posljednji stupanj slobode multipleksiranja, prostor, intenzivno se proučavao tijekom proteklog desetljeća. Među njima, multipleksiranje s podjelom modova (MDM) uglavnom se generira pomoću N odašiljača, što se ostvaruje multiplekserom prostornih modova. Konačno, signal podržan prostornim načinom rada prenosi se u vlakno niskog načina rada. Tijekom širenja signala, svi modovi na istoj valnoj duljini tretiraju se kao jedinica super kanala Space Division multiplexing (SDM), tj. pojačavaju se, prigušuju i dodaju istovremeno, bez mogućnosti postizanja zasebne obrade modova. U MDM-u različite prostorne konture (to jest, različiti oblici) uzorka dodjeljuju se različitim kanalima. Na primjer, kanal se šalje preko laserske zrake koja ima oblik trokuta, kvadrata ili kruga. Oblici koje koristi MDM u stvarnim aplikacijama su složeniji i imaju jedinstvene matematičke i fizičke karakteristike. Ova je tehnologija nedvojbeno najrevolucionarnije otkriće u prijenosu podataka optičkim vlaknima od 1980-ih. MDM tehnologija pruža novu strategiju za implementaciju više kanala i povećanje kapaciteta veze korištenjem jednog nositelja valne duljine. Orbitalni kutni moment (OAM) je fizikalna karakteristika elektromagnetskih valova kod kojih je put širenja određen spiralnom faznom valnom frontom. Budući da se ova značajka može koristiti za uspostavljanje višestrukih zasebnih kanala, bežično orbitalno kutno multipleksiranje (OAMM) može učinkovito povećati brzinu prijenosa u prijenosima od visoke do točke (kao što je bežični backhaul ili forward).