ऑप्टिकल आवृत्ति कंघे और ऑप्टिकल संचरण?

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

वर्तमान में, ये नेटवर्क अभी भी अंतरिक्ष विभाजन मल्टीप्लेक्सिंग 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, और T-क्लास में संभावित अनुप्रयोगों की संख्या बहुत कम है।

हालांकि, निकट भविष्य में, सामान्य स्थानिक समानांतरीकरण की अवधारणा जल्द ही अपनी मापनीयता की सीमाओं तक पहुंच जाएगी, और डेटा दरों में आगे की वृद्धि को बनाए रखने के लिए प्रत्येक फाइबर में डेटा धाराओं के स्पेक्ट्रल समानांतरीकरण द्वारा इसे पूरक बनाना होगा। यह WDM तकनीक के लिए एक नया अनुप्रयोग स्थान खोल सकता है, जिसमें चैनलों की संख्या और डेटा दर के संदर्भ में अधिकतम मापनीयता महत्वपूर्ण है।

इस संदर्भ में,ऑप्टिकल फ्रीक्वेंसी कॉम्ब जनरेटर (एफसीजी)एक कॉम्पैक्ट, स्थिर, बहु-तरंगदैर्ध्य प्रकाश स्रोत के रूप में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है जो बड़ी संख्या में अच्छी तरह से परिभाषित ऑप्टिकल वाहक प्रदान कर सकता है। इसके अलावा, ऑप्टिकल फ़्रीक्वेंसी कॉम्ब्स का एक विशेष रूप से महत्वपूर्ण लाभ यह है कि कॉम्ब लाइनें आवृत्ति में आंतरिक रूप से समान दूरी पर होती हैं, इस प्रकार इंटर-चैनल गार्ड बैंड की आवश्यकता को कम करती हैं और फ़्रीक्वेंसी नियंत्रण से बचती हैं जो DFB लेज़रों की एक सरणी का उपयोग करके पारंपरिक योजना में एकल लाइन के लिए आवश्यक होगा।

यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि ये लाभ न केवल WDM ट्रांसमीटरों पर बल्कि उनके रिसीवरों पर भी लागू होते हैं, जहाँ असतत स्थानीय ऑसिलेटर (LO) सरणियों को एकल कॉम्ब जनरेटर द्वारा प्रतिस्थापित किया जा सकता है। LO कॉम्ब जनरेटर का उपयोग WDM चैनलों के लिए डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग को और अधिक सुविधाजनक बनाता है, जिससे रिसीवर की जटिलता कम होती है और चरण शोर सहनशीलता बढ़ती है।

इसके अलावा, समानांतर सुसंगत रिसेप्शन के लिए चरण-लॉकिंग के साथ LO कॉम्ब सिग्नल का उपयोग पूरे WDM सिग्नल के टाइम-डोमेन वेवफॉर्म को फिर से बनाना संभव बनाता है, इस प्रकार ट्रांसमिशन फाइबर में ऑप्टिकल नॉनलाइनियरिटी के कारण होने वाली कमियों की भरपाई करता है। कॉम्ब-आधारित सिग्नल ट्रांसमिशन के इन वैचारिक लाभों के अलावा, छोटे आकार और लागत प्रभावी बड़े पैमाने पर उत्पादन भी भविष्य के WDM ट्रांसीवर के लिए महत्वपूर्ण हैं।
इसलिए, विभिन्न कॉम्ब सिग्नल जनरेटर अवधारणाओं में, चिप-स्केल डिवाइस विशेष रुचि के 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, अत्यधिक कुशल WDM ट्रांसीवर की कुंजी हो सकते हैं जिन्हें कम लागत पर बड़ी मात्रा में तैयार किया जा सकता है, जिसमें प्रति फाइबर दसियों Tbit/s तक की ट्रांसमिशन क्षमता होती है।

निम्न चित्र में बहु-तरंगदैर्ध्य प्रकाश स्रोत के रूप में ऑप्टिकल आवृत्ति कंघी FCG का उपयोग करते हुए WDM ट्रांसमीटर का एक योजनाबद्ध चित्रण दिखाया गया है। FCG कंघी सिग्नल को पहले एक डिमल्टीप्लेक्सर (DEMUX) में अलग किया जाता है और फिर एक EOM इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल मॉड्यूलेटर में प्रवेश किया जाता है। इसके माध्यम से, सिग्नल को इष्टतम स्पेक्ट्रल दक्षता (SE) के लिए उन्नत QAM चतुर्भुज आयाम मॉड्यूलेशन के अधीन किया जाता है।

ट्रांसमीटर निकास पर, चैनलों को एक मल्टीप्लेक्सर (MUX) में पुनः संयोजित किया जाता है और WDM सिग्नल को सिंगल मोड फाइबर पर प्रसारित किया जाता है। प्राप्त करने वाले छोर पर, तरंगदैर्घ्य विभाजन मल्टीप्लेक्सिंग रिसीवर (WDM Rx), मल्टीवेवलेंथ सुसंगत पहचान के लिए 2nd FCG के LO स्थानीय ऑसिलेटर का उपयोग करता है। इनपुट WDM सिग्नल के चैनल एक डिमल्टीप्लेक्सर द्वारा अलग किए जाते हैं और सुसंगत रिसीवर सरणी (Coh. Rx) में फीड किए जाते हैं। जहां स्थानीय ऑसिलेटर LO की डिमल्टीप्लेक्सिंग आवृत्ति का उपयोग प्रत्येक सुसंगत रिसीवर के लिए चरण संदर्भ के रूप में किया जाता है। ऐसे WDM लिंक का प्रदर्शन स्पष्ट रूप से अंतर्निहित कॉम्ब सिग्नल जनरेटर पर काफी हद तक निर्भर करता है, विशेष रूप से ऑप्टिकल लाइन की चौड़ाई और प्रति कॉम्ब लाइन ऑप्टिकल पावर पर।

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 अड़चनों को दूर कर सकता है, लागत कम कर सकता है और विश्वसनीयता में सुधार कर सकता है, तो ऑप्टिकल ट्रांसमिशन में स्केल-स्तरीय अनुप्रयोगों को प्राप्त करना संभव होगा।