ऑप्टिकल आवृत्ति कंघी और ऑप्टिकल संचरण?

हम जानते हैं कि 1990 के दशक से, WDM तरंगदैर्ध्य विभाजन बहुसंकेतन तकनीक का उपयोग सैकड़ों या हज़ारों किलोमीटर तक फैले लंबी दूरी के फाइबर ऑप्टिक लिंक के लिए किया जाता रहा है। अधिकांश देशों और क्षेत्रों के लिए, फाइबर ऑप्टिक बुनियादी ढाँचा 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 छोटे लिंक की तैनाती मात्रा बहुत बड़ी है, जिससे ट्रांसीवर घटकों की लागत और आकार अधिक संवेदनशील हो गया है।

वर्तमान में, ये नेटवर्क स्पेस डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग चैनलों के माध्यम से समानांतर संचरण के लिए अभी भी 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-स्तर के अनुप्रयोग सीमित हो सकते हैं।

लेकिन निकट भविष्य में, साधारण स्थानिक समांतरीकरण की अवधारणा जल्द ही अपनी मापनीयता की सीमा तक पहुँच जाएगी, और डेटा दरों में और सुधार बनाए रखने के लिए प्रत्येक फाइबर में डेटा धाराओं के स्पेक्ट्रम समांतरीकरण द्वारा इसे पूरक बनाना होगा। यह तरंगदैर्ध्य विभाजन बहुसंकेतन तकनीक के लिए एक बिल्कुल नया अनुप्रयोग क्षेत्र खोल सकता है, जहाँ चैनल संख्या और डेटा दर की अधिकतम मापनीयता महत्वपूर्ण है।

इस मामले में, एक सघन और स्थिर बहु-तरंगदैर्ध्य प्रकाश स्रोत के रूप में, आवृत्ति कॉम्ब जनरेटर (FCG) बड़ी संख्या में सुपरिभाषित प्रकाश वाहक प्रदान कर सकता है, और इस प्रकार एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। इसके अलावा, ऑप्टिकल आवृत्ति कॉम्ब का एक विशेष रूप से महत्वपूर्ण लाभ यह है कि कॉम्ब रेखाएँ आवृत्ति में अनिवार्य रूप से समान दूरी पर होती हैं, जिससे अंतर-चैनल गार्ड बैंड की आवश्यकताओं में ढील मिलती है और DFB लेज़र सरणियों का उपयोग करने वाली पारंपरिक योजनाओं में एकल रेखाओं के लिए आवश्यक आवृत्ति नियंत्रण से बचा जा सकता है।

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

इसके अलावा, समानांतर सुसंगत अभिग्रहण के लिए चरण-लॉक फ़ंक्शन वाले LO कॉम्ब सिग्नल का उपयोग करके, संपूर्ण तरंगदैर्ध्य विभाजन बहुसंकेतन सिग्नल के समय-डोमेन तरंगरूप का पुनर्निर्माण भी किया जा सकता है, जिससे संचरण फाइबर की प्रकाशिक अरैखिकता से होने वाले नुकसान की भरपाई हो सकती है। कॉम्ब सिग्नल संचरण पर आधारित वैचारिक लाभों के अलावा, छोटा आकार और आर्थिक रूप से कुशल बड़े पैमाने पर उत्पादन भी भविष्य के तरंगदैर्ध्य विभाजन बहुसंकेतन ट्रांसीवर के लिए महत्वपूर्ण कारक हैं।

इसलिए, विभिन्न कॉम्ब सिग्नल जनरेटर अवधारणाओं में, चिप स्तरीय उपकरण विशेष रूप से उल्लेखनीय हैं। डेटा सिग्नल मॉड्यूलेशन, मल्टीप्लेक्सिंग, रूटिंग और रिसेप्शन के लिए अत्यधिक स्केलेबल फोटोनिक इंटीग्रेटेड सर्किट के साथ संयुक्त होने पर, ऐसे उपकरण कॉम्पैक्ट और कुशल वेवलेंथ डिवीजन मल्टीप्लेक्सिंग ट्रांसीवर्स के लिए महत्वपूर्ण बन सकते हैं, जिनका निर्माण कम लागत पर बड़ी मात्रा में किया जा सकता है, और प्रति फाइबर दसियों Tbit/s की संचरण क्षमता के साथ।

भेजने वाले सिरे के आउटपुट पर, प्रत्येक चैनल एक मल्टीप्लेक्सर (MUX) के माध्यम से पुनर्संयोजित होता है, और तरंगदैर्ध्य विभाजन मल्टीप्लेक्सिंग सिग्नल एकल-मोड फाइबर के माध्यम से प्रेषित होता है। प्राप्त करने वाले सिरे पर, तरंगदैर्ध्य विभाजन मल्टीप्लेक्सिंग रिसीवर (WDM Rx) बहु तरंगदैर्ध्य हस्तक्षेप का पता लगाने के लिए दूसरे FCG के LO स्थानीय दोलक का उपयोग करता है। इनपुट तरंगदैर्ध्य विभाजन मल्टीप्लेक्सिंग सिग्नल के चैनल को एक डिमल्टीप्लेक्सर द्वारा अलग किया जाता है और फिर एक सुसंगत रिसीवर ऐरे (Coh. Rx) में भेजा जाता है। उनमें से, स्थानीय दोलक LO की डिमल्टीप्लेक्सिंग आवृत्ति का उपयोग प्रत्येक सुसंगत रिसीवर के लिए चरण संदर्भ के रूप में किया जाता है। इस तरंगदैर्ध्य विभाजन मल्टीप्लेक्सिंग लिंक का प्रदर्शन स्पष्ट रूप से मूल कॉम्ब सिग्नल जनरेटर पर काफी हद तक निर्भर करता है, विशेष रूप से प्रकाश की चौड़ाई और प्रत्येक कॉम्ब लाइन की ऑप्टिकल शक्ति पर।

बेशक, ऑप्टिकल फ़्रीक्वेंसी कॉम्ब तकनीक अभी भी विकास के चरण में है, और इसके अनुप्रयोग परिदृश्य और बाज़ार का आकार अपेक्षाकृत छोटा है। अगर यह तकनीकी अड़चनों को दूर कर सके, लागत कम कर सके और विश्वसनीयता में सुधार कर सके, तो यह ऑप्टिकल ट्रांसमिशन में बड़े पैमाने पर अनुप्रयोग प्राप्त कर सकता है।