ऑप्टिकल आवृत्ति कंघी और ऑप्टिकल संचरण?

जैसा कि हम जानते हैं, 1990 के दशक से, WDM तकनीक का इस्तेमाल सैकड़ों या हज़ारों किलोमीटर लंबी दूरी के फाइबर-ऑप्टिक लिंक के लिए किया जाता रहा है। देश के अधिकांश क्षेत्रों के लिए, फाइबर इंफ्रास्ट्रक्चर इसकी सबसे महंगी संपत्ति है, जबकि ट्रांसीवर घटकों की लागत अपेक्षाकृत कम है।
हालांकि, 5G जैसे नेटवर्कों में डेटा दरों में वृद्धि के साथ, WDM प्रौद्योगिकी शॉर्ट-हॉल लिंक में भी तेजी से महत्वपूर्ण होती जा रही है, जो बहुत बड़े पैमाने पर तैनात हैं और इसलिए ट्रांसीवर असेंबली की लागत और आकार के प्रति अधिक संवेदनशील हैं।

वर्तमान में, ये नेटवर्क अभी भी अंतरिक्ष विभाजन बहुसंकेतन के चैनलों के माध्यम से समानांतर रूप से प्रेषित हजारों एकल-मोड ऑप्टिकल फाइबर पर निर्भर हैं, जिनमें प्रति चैनल कुछ सौ Gbit/s (800G) की अपेक्षाकृत कम डेटा दर है, तथा T-क्लास में संभावित अनुप्रयोगों की संख्या बहुत कम है।

हालाँकि, निकट भविष्य में, सामान्य स्थानिक समांतरीकरण की अवधारणा जल्द ही अपनी मापनीयता की सीमा तक पहुँच जाएगी, और डेटा दरों में और वृद्धि को बनाए रखने के लिए, प्रत्येक फाइबर में डेटा धाराओं के वर्णक्रमीय समांतरीकरण द्वारा इसे पूरक बनाना होगा। इससे WDM तकनीक के लिए एक बिल्कुल नया अनुप्रयोग क्षेत्र खुल सकता है, जिसमें चैनलों की संख्या और डेटा दर के संदर्भ में अधिकतम मापनीयता अत्यंत महत्वपूर्ण है।

इस संदर्भ में,ऑप्टिकल आवृत्ति कंघी जनरेटर (FCG)एक सघन, स्थिर, बहु-तरंगदैर्ध्य प्रकाश स्रोत के रूप में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है जो बड़ी संख्या में सुपरिभाषित प्रकाश वाहक प्रदान कर सकता है। इसके अतिरिक्त, प्रकाशीय आवृत्ति कंघों का एक विशेष रूप से महत्वपूर्ण लाभ यह है कि कंघ रेखाएं आवृत्ति में स्वाभाविक रूप से समान दूरी पर होती हैं, जिससे अंतर-चैनल गार्ड बैंड की आवश्यकता कम हो जाती है और आवृत्ति नियंत्रण से बचा जा सकता है जो DFB लेज़रों की एक सरणी का उपयोग करके पारंपरिक योजना में एकल रेखा के लिए आवश्यक होता है।

यह ध्यान रखना ज़रूरी है कि ये लाभ न केवल WDM ट्रांसमीटरों पर लागू होते हैं, बल्कि उनके रिसीवरों पर भी लागू होते हैं, जहाँ डिस्क्रीट लोकल ऑसिलेटर (LO) ऐरे को सिंगल कॉम्ब जनरेटर से बदला जा सकता है। LO कॉम्ब जनरेटर का उपयोग WDM चैनलों के लिए डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग को और भी आसान बनाता है, जिससे रिसीवर की जटिलता कम होती है और फेज़ नॉइज़ सहनशीलता बढ़ती है।

इसके अलावा, समानांतर सुसंगत अभिग्रहण के लिए फेज़-लॉकिंग के साथ LO कॉम्ब सिग्नल का उपयोग पूरे WDM सिग्नल के टाइम-डोमेन तरंगरूप का पुनर्निर्माण भी संभव बनाता है, इस प्रकार ट्रांसमिशन फाइबर में ऑप्टिकल अरैखिकता के कारण होने वाली कमियों की भरपाई करता है। कॉम्ब-आधारित सिग्नल ट्रांसमिशन के इन वैचारिक लाभों के अलावा, छोटा आकार और लागत-प्रभावी बड़े पैमाने पर उत्पादन भी भविष्य के WDM ट्रांसीवर्स के लिए महत्वपूर्ण हैं।
इसलिए, विभिन्न कॉम्ब सिग्नल जनरेटर अवधारणाओं में, चिप-स्केल उपकरण विशेष रूप से रुचिकर हैं। जब डेटा सिग्नल मॉड्यूलेशन, मल्टीप्लेक्सिंग, रूटिंग और रिसेप्शन के लिए अत्यधिक स्केलेबल फोटोनिक इंटीग्रेटेड सर्किट के साथ संयुक्त किया जाता है, तो ऐसे उपकरण कॉम्पैक्ट, अत्यधिक कुशल WDM ट्रांसीवर की कुंजी बन सकते हैं, जिन्हें कम लागत पर बड़ी मात्रा में निर्मित किया जा सकता है, और प्रति फाइबर दसियों Tbit/s तक की संचरण क्षमता प्रदान कर सकते हैं।

निम्नलिखित चित्र एक बहु-तरंगदैर्ध्य प्रकाश स्रोत के रूप में ऑप्टिकल आवृत्ति कॉम्ब FCG का उपयोग करते हुए एक WDM ट्रांसमीटर का योजनाबद्ध आरेख दर्शाता है। FCG कॉम्ब सिग्नल को पहले एक डिमल्टीप्लेक्सर (DEMUX) में पृथक किया जाता है और फिर एक EOM इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल मॉड्यूलेटर में प्रवेश कराया जाता है। इसके माध्यम से, सिग्नल को इष्टतम स्पेक्ट्रल दक्षता (SE) के लिए उन्नत QAM क्वाड्रेचर आयाम मॉडुलन के अधीन किया जाता है।

ट्रांसमीटर निकास पर, चैनलों को एक मल्टीप्लेक्सर (MUX) में पुनर्संयोजित किया जाता है और WDM सिग्नल सिंगल मोड फाइबर पर प्रेषित किए जाते हैं। प्राप्तकर्ता छोर पर, तरंगदैर्ध्य विभाजन मल्टीप्लेक्सिंग रिसीवर (WDM Rx), बहुतरंगदैर्ध्य संसक्त संसूचन के लिए द्वितीय FCG के LO स्थानीय दोलक का उपयोग करता है। इनपुट WDM सिग्नल के चैनलों को एक विमल्टीप्लेक्सर द्वारा अलग किया जाता है और संसक्त रिसीवर ऐरे (Coh. Rx) में भेजा जाता है, जहाँ स्थानीय दोलक LO की विमल्टीप्लेक्सिंग आवृत्ति का उपयोग प्रत्येक संसक्त रिसीवर के लिए एक चरण संदर्भ के रूप में किया जाता है। ऐसे WDM लिंक का प्रदर्शन स्पष्ट रूप से काफी हद तक अंतर्निहित कॉम्ब सिग्नल जनरेटर, विशेष रूप से ऑप्टिकल लाइन की चौड़ाई और प्रति कॉम्ब लाइन ऑप्टिकल शक्ति पर 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। अगर यह तकनीकी अड़चनों को दूर कर सके, लागत कम कर सके और विश्वसनीयता में सुधार कर सके, तो ऑप्टिकल ट्रांसमिशन में बड़े पैमाने पर अनुप्रयोग प्राप्त करना संभव होगा।