ऑप्टिकल फ्रीक्वेंसी कॉम्ब और ऑप्टिकल ट्रांसमिशन?

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

हालांकि, 5जी जैसी नेटवर्क डेटा ट्रांसमिशन दरों में विस्फोटक वृद्धि के साथ, डब्ल्यूडीएम तकनीक कम दूरी के लिंक में तेजी से महत्वपूर्ण हो गई है, और छोटे लिंक की तैनाती की मात्रा बहुत अधिक है, जिससे ट्रांसीवर घटकों की लागत और आकार अधिक संवेदनशील हो जाते हैं।

वर्तमान में, ये नेटवर्क अभी भी स्पेस डिवीज़न मल्टीप्लेक्सिंग चैनलों के माध्यम से समानांतर ट्रांसमिशन के लिए हजारों सिंगल-मोड ऑप्टिकल फाइबर पर निर्भर हैं, और प्रत्येक चैनल की डेटा दर अपेक्षाकृत कम है, अधिकतम केवल कुछ सौ गीगाबिट/सेकंड (800 गीगाबिट) तक। टी-स्तर के अनुप्रयोग सीमित हो सकते हैं।

लेकिन निकट भविष्य में, सामान्य स्थानिक समानांतरकरण की अवधारणा जल्द ही अपनी स्केलेबिलिटी सीमा तक पहुँच जाएगी, और डेटा दरों में और सुधार बनाए रखने के लिए प्रत्येक फाइबर में डेटा स्ट्रीम के स्पेक्ट्रम समानांतरकरण द्वारा इसे पूरक करना आवश्यक होगा। इससे तरंगदैर्ध्य विभाजन मल्टीप्लेक्सिंग तकनीक के लिए एक बिल्कुल नया अनुप्रयोग क्षेत्र खुल सकता है, जहाँ चैनल संख्या और डेटा दर की अधिकतम स्केलेबिलिटी महत्वपूर्ण है।

इस स्थिति में, कॉम्पैक्ट और स्थिर बहु-तरंगदैर्ध्य प्रकाश स्रोत के रूप में फ़्रीक्वेंसी कॉम्ब जनरेटर (FCG) बड़ी संख्या में सुस्पष्ट ऑप्टिकल वाहक प्रदान कर सकता है, जिससे यह एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। इसके अतिरिक्त, ऑप्टिकल फ़्रीक्वेंसी कॉम्ब का एक विशेष रूप से महत्वपूर्ण लाभ यह है कि कॉम्ब लाइनें आवृत्ति में लगभग समान दूरी पर होती हैं, जिससे इंटर-चैनल गार्ड बैंड की आवश्यकता कम हो जाती है और DFB लेज़र सरणियों का उपयोग करने वाली पारंपरिक योजनाओं में एकल लाइनों के लिए आवश्यक आवृत्ति नियंत्रण से बचा जा सकता है।

यह ध्यान देने योग्य है कि ये लाभ न केवल तरंगदैर्ध्य विभाजन मल्टीप्लेक्सिंग के ट्रांसमीटर पर लागू होते हैं, बल्कि इसके रिसीवर पर भी लागू होते हैं, जहां असतत स्थानीय ऑसिलेटर (एलओ) ऐरे को एक एकल कॉम्ब जनरेटर से प्रतिस्थापित किया जा सकता है। एलओ कॉम्ब जनरेटर का उपयोग तरंगदैर्ध्य विभाजन मल्टीप्लेक्सिंग चैनलों में डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग को और भी आसान बना सकता है, जिससे रिसीवर की जटिलता कम हो जाती है और फेज नॉइज़ सहनशीलता में सुधार होता है।

इसके अतिरिक्त, समानांतर सुसंगत रिसेप्शन के लिए फेज-लॉक्ड फ़ंक्शन के साथ LO कॉम्ब सिग्नल का उपयोग करके संपूर्ण वेवलेंथ डिवीज़न मल्टीप्लेक्सिंग सिग्नल के टाइम-डोमेन वेवफॉर्म को पुनर्निर्मित किया जा सकता है, जिससे ट्रांसमिशन फाइबर की ऑप्टिकल नॉनलाइनैरिटी के कारण होने वाले नुकसान की भरपाई की जा सकती है। कॉम्ब सिग्नल ट्रांसमिशन पर आधारित वैचारिक लाभों के अलावा, छोटा आकार और आर्थिक रूप से कुशल बड़े पैमाने पर उत्पादन भी भविष्य के वेवलेंथ डिवीज़न मल्टीप्लेक्सिंग ट्रांससीवर के लिए महत्वपूर्ण कारक हैं।

इसलिए, विभिन्न कॉम्ब सिग्नल जनरेटर अवधारणाओं में, चिप स्तर के 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 ट्रांससीवर के लिए महत्वपूर्ण बन सकते हैं, जिनका कम लागत पर बड़ी मात्रा में निर्माण किया जा सकता है, और जिनकी ट्रांसमिशन क्षमता प्रति फाइबर दसियों Tbit/s तक हो सकती है।

प्रेषण छोर पर, प्रत्येक चैनल को मल्टीप्लेक्सर (MUX) के माध्यम से पुनः संयोजित किया जाता है, और तरंगदैर्ध्य विभाजन मल्टीप्लेक्सिंग सिग्नल को एकल-मोड फाइबर के माध्यम से प्रेषित किया जाता है। प्राप्तकर्ता छोर पर, तरंगदैर्ध्य विभाजन मल्टीप्लेक्सिंग रिसीवर (WDM Rx) बहु-तरंगदैर्ध्य व्यतिकरण का पता लगाने के लिए दूसरे FCG के LO स्थानीय दोलक का उपयोग करता है। इनपुट तरंगदैर्ध्य विभाजन मल्टीप्लेक्सिंग सिग्नल के चैनल को एक डीमल्टीप्लेक्सर द्वारा अलग किया जाता है और फिर एक सुसंगत रिसीवर सरणी (Coh. Rx) को भेजा जाता है। इनमें, स्थानीय दोलक LO की डीमल्टीप्लेक्सिंग 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 कंघी सिग्नल जनरेटर पर, विशेष रूप से प्रकाश की चौड़ाई और प्रत्येक कंघी लाइन की प्रकाशीय शक्ति पर बहुत अधिक निर्भर करता है।

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