ऑप्टिकल आवृत्ति कंघी और ऑप्टिकल संचरण?

हम जानते हैं कि 1990 के दशक से, WDM तरंगदैर्ध्य विभाजन मल्टीप्लेक्सिंग तकनीक का उपयोग सैकड़ों या हज़ारों किलोमीटर तक फैली लंबी दूरी की फाइबर ऑप्टिक लिंक के लिए किया जाता रहा है। अधिकांश देशों और क्षेत्रों के लिए, फाइबर ऑप्टिक इंफ्रास्ट्रक्चर उनकी सबसे महंगी संपत्ति है, जबकि ट्रांसीवर घटकों की लागत अपेक्षाकृत कम है।

हालांकि, 5G जैसे नेटवर्क डेटा ट्रांसमिशन दरों की विस्फोटक वृद्धि के साथ, WDM तकनीक कम दूरी के लिंक में तेजी से महत्वपूर्ण हो गई है, और छोटी लिंक की तैनाती मात्रा बहुत बड़ी है, जिससे ट्रांसीवर घटकों की लागत और आकार अधिक संवेदनशील हो गया है।

वर्तमान में, ये नेटवर्क अभी भी स्पेस डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग चैनलों के माध्यम से समानांतर संचरण के लिए हजारों सिंगल-मोड ऑप्टिकल फाइबर पर निर्भर हैं, और प्रत्येक चैनल की डेटा दर अपेक्षाकृत कम है, अधिकतम केवल कुछ सौ Gbit/s (800G)। टी-लेवल के सीमित अनुप्रयोग हो सकते हैं।

लेकिन निकट भविष्य में, साधारण स्थानिक समानांतरीकरण की अवधारणा जल्द ही अपनी मापनीयता सीमा तक पहुँच जाएगी, और डेटा दरों में और सुधार बनाए रखने के लिए प्रत्येक फाइबर में डेटा स्ट्रीम के स्पेक्ट्रम समानांतरीकरण द्वारा इसे पूरक बनाया जाना चाहिए। यह तरंगदैर्ध्य विभाजन मल्टीप्लेक्सिंग तकनीक के लिए एक नया अनुप्रयोग स्थान खोल सकता है, जहाँ चैनल संख्या और डेटा दर की अधिकतम मापनीयता महत्वपूर्ण है।

इस मामले में, एक कॉम्पैक्ट और निश्चित बहु तरंगदैर्ध्य प्रकाश स्रोत के रूप में, आवृत्ति कंघी जनरेटर (FCG), बड़ी संख्या में अच्छी तरह से परिभाषित ऑप्टिकल वाहक प्रदान कर सकता है, इस प्रकार एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। इसके अलावा, ऑप्टिकल आवृत्ति कंघी का एक विशेष रूप से महत्वपूर्ण लाभ यह है कि कंघी लाइनें अनिवार्य रूप से आवृत्ति में समान दूरी पर होती हैं, जो अंतर चैनल गार्ड बैंड के लिए आवश्यकताओं को शिथिल कर सकती हैं और DFB लेजर सरणियों का उपयोग करके पारंपरिक योजनाओं में एकल लाइनों के लिए आवश्यक आवृत्ति नियंत्रण से बच सकती हैं।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि ये लाभ न केवल तरंगदैर्ध्य विभाजन मल्टीप्लेक्सिंग के ट्रांसमीटर पर लागू होते हैं, बल्कि इसके रिसीवर पर भी लागू होते हैं, जहाँ डिस्क्रीट लोकल ऑसिलेटर (LO) सरणी को सिंगल कॉम्ब जनरेटर द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है। LO कॉम्ब जनरेटर का उपयोग तरंगदैर्ध्य विभाजन मल्टीप्लेक्सिंग चैनलों में डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग को और अधिक सुविधाजनक बना सकता है, जिससे रिसीवर की जटिलता कम हो जाती है और चरण शोर सहनशीलता में सुधार होता है।

इसके अलावा, समानांतर सुसंगत रिसेप्शन के लिए चरण-लॉक फ़ंक्शन के साथ LO कॉम्ब सिग्नल का उपयोग करके पूरे तरंगदैर्ध्य विभाजन मल्टीप्लेक्सिंग सिग्नल के समय-डोमेन तरंग को फिर से बनाया जा सकता है, जिससे ट्रांसमिशन फाइबर की ऑप्टिकल नॉनलाइनरिटी के कारण होने वाले नुकसान की भरपाई हो सकती है। कॉम्ब सिग्नल ट्रांसमिशन पर आधारित वैचारिक लाभों के अलावा, छोटे आकार और आर्थिक रूप से कुशल बड़े पैमाने पर उत्पादन भी भविष्य के तरंगदैर्ध्य विभाजन मल्टीप्लेक्सिंग ट्रांसीवर के लिए महत्वपूर्ण कारक हैं।

इसलिए, विभिन्न कॉम्ब सिग्नल जनरेटर अवधारणाओं में, चिप लेवल डिवाइस विशेष रूप से उल्लेखनीय हैं। जब डेटा सिग्नल मॉड्यूलेशन, मल्टीप्लेक्सिंग, रूटिंग और रिसेप्शन के लिए अत्यधिक स्केलेबल फोटोनिक एकीकृत सर्किट के साथ संयुक्त किया जाता है, तो ऐसे उपकरण कॉम्पैक्ट और कुशल तरंगदैर्ध्य डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग ट्रांसीवर के लिए महत्वपूर्ण बन सकते हैं जिन्हें कम लागत पर बड़ी मात्रा में निर्मित किया जा सकता है, जिसमें प्रति फाइबर दसियों Tbit/s की ट्रांसमिशन क्षमता होती है।

भेजने वाले छोर के आउटपुट पर, प्रत्येक चैनल को एक मल्टीप्लेक्सर (MUX) के माध्यम से पुनर्संयोजित किया जाता है, और तरंग दैर्ध्य विभाजन मल्टीप्लेक्सिंग सिग्नल को सिंगल-मोड फाइबर के माध्यम से प्रेषित किया जाता है। प्राप्त करने वाले छोर पर, तरंग दैर्ध्य विभाजन मल्टीप्लेक्सिंग रिसीवर (WDM Rx) बहु तरंग दैर्ध्य हस्तक्षेप का पता लगाने के लिए दूसरे FCG के LO स्थानीय ऑसिलेटर का उपयोग करता है। इनपुट तरंग दैर्ध्य विभाजन मल्टीप्लेक्सिंग सिग्नल के चैनल को एक डिमल्टीप्लेक्सर द्वारा अलग किया जाता है और फिर एक सुसंगत रिसीवर सरणी (Coh. Rx) में भेजा जाता है। उनमें से, स्थानीय ऑसिलेटर LO की डिमल्टीप्लेक्सिंग आवृत्ति का उपयोग प्रत्येक सुसंगत रिसीवर के लिए चरण संदर्भ के रूप में किया जाता है। इस तरंग दैर्ध्य विभाजन मल्टीप्लेक्सिंग लिंक का प्रदर्शन स्पष्ट रूप से बुनियादी कंघी सिग्नल जनरेटर पर निर्भर करता है, विशेष रूप से प्रकाश की चौड़ाई और प्रत्येक कंघी लाइन की ऑप्टिकल शक्ति।

बेशक, ऑप्टिकल आवृत्ति कंघी तकनीक अभी भी विकास के चरण में है, और इसके अनुप्रयोग परिदृश्य और बाजार का आकार अपेक्षाकृत छोटा है। यदि यह तकनीकी बाधाओं को दूर कर सकता है, लागत को कम कर सकता है, और विश्वसनीयता में सुधार कर सकता है, तो यह ऑप्टिकल ट्रांसमिशन में स्केल स्तर के अनुप्रयोगों को प्राप्त कर सकता है।