Kỹ thuật ghép kênh quang và sự kết hợp của chúng trên chip: một bài đánh giá

Kỹ thuật ghép kênh quang và sự kết hợp của chúng cho trên chip vàtruyền thông sợi quang: một bài đánh giá

Kỹ thuật ghép kênh quang là một chủ đề nghiên cứu cấp bách và các học giả trên toàn thế giới đang tiến hành nghiên cứu chuyên sâu trong lĩnh vực này. Trong những năm qua, nhiều công nghệ ghép kênh như ghép kênh phân chia bước sóng (WDM), ghép kênh phân chia chế độ (MDM), ghép kênh phân chia không gian (SDM), ghép kênh phân cực (PDM) và ghép kênh mô men động lượng quỹ đạo (OAMM) đã được đề xuất. Công nghệ ghép kênh phân chia bước sóng (WDM) cho phép hai hoặc nhiều tín hiệu quang có bước sóng khác nhau được truyền đồng thời qua một sợi quang duy nhất, tận dụng tối đa các đặc tính suy hao thấp của sợi quang trong phạm vi bước sóng lớn. Lý thuyết này lần đầu tiên được Delange đề xuất vào năm 1970 và mãi đến năm 1977, nghiên cứu cơ bản về công nghệ WDM mới bắt đầu, tập trung vào ứng dụng của mạng truyền thông. Kể từ đó, với sự phát triển liên tục củasợi quang, nguồn sáng, máy dò ảnhvà các lĩnh vực khác, sự khám phá của mọi người về công nghệ WDM cũng đã tăng tốc. Ưu điểm của ghép kênh phân cực (PDM) là lượng truyền tín hiệu có thể được nhân lên, vì hai tín hiệu độc lập có thể được phân phối tại vị trí phân cực trực giao của cùng một chùm ánh sáng và hai kênh phân cực được tách ra và nhận dạng độc lập ở đầu thu.

Khi nhu cầu về tốc độ dữ liệu cao hơn tiếp tục tăng, thì bậc tự do cuối cùng của ghép kênh, không gian, đã được nghiên cứu chuyên sâu trong thập kỷ qua. Trong số đó, ghép kênh phân chia chế độ (MDM) chủ yếu được tạo ra bởi N máy phát, được thực hiện bằng bộ ghép kênh chế độ không gian. Cuối cùng, tín hiệu được hỗ trợ bởi chế độ không gian được truyền đến sợi quang chế độ thấp. Trong quá trình truyền tín hiệu, tất cả các chế độ trên cùng một bước sóng được coi là một đơn vị của siêu kênh ghép kênh phân chia không gian (SDM), tức là chúng được khuếch đại, làm suy yếu và thêm vào cùng một lúc, mà không thể đạt được quá trình xử lý chế độ riêng biệt. Trong MDM, các đường viền không gian khác nhau (tức là các hình dạng khác nhau) của một mẫu được gán cho các kênh khác nhau. Ví dụ, một kênh được gửi qua chùm tia laser có hình dạng như hình tam giác, hình vuông hoặc hình tròn. Các hình dạng được MDM sử dụng trong các ứng dụng thực tế phức tạp hơn và có các đặc điểm toán học và vật lý độc đáo. Công nghệ này được cho là bước đột phá mang tính cách mạng nhất trong truyền dữ liệu cáp quang kể từ những năm 1980. Công nghệ MDM cung cấp một chiến lược mới để triển khai nhiều kênh hơn và tăng dung lượng liên kết bằng cách sử dụng một sóng mang có bước sóng đơn. Động lượng góc quỹ đạo (OAM) là một đặc tính vật lý của sóng điện từ trong đó đường truyền được xác định bởi mặt trận pha xoắn ốc. Vì đặc điểm này có thể được sử dụng để thiết lập nhiều kênh riêng biệt, nên ghép kênh động lượng góc quỹ đạo không dây (OAMM) có thể tăng hiệu quả tốc độ truyền trong các truyền dẫn từ điểm cao đến điểm thấp (như truyền ngược hoặc truyền thẳng không dây).