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 cáp 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 truyền đồng thời hai hoặc nhiều tín hiệu quang có bước sóng khác nhau trên một sợi quang, tận dụng tối đa đặc tính suy hao thấp của sợi quang trong dải bước sóng rộng. Lý thuyết này được Delange đề xuất lần đầu tiên vào năm 1970, và mãi đến năm 1977, nghiên cứu cơ bản về công nghệ WDM mới bắt đầu, tập trung vào ứng dụng trong mạng truyền thông. Kể từ đó, với sự phát triển không ngừng củasợi quang, nguồn sáng, máy dò quangTrong các lĩnh vực khác, việc khám phá công nghệ WDM của con người cũng được đẩy nhanh. Ưu điểm của ghép kênh phân cực (PDM) là lượng tín hiệu truyền tải có thể được nhân lên, bởi vì hai tín hiệu độc lập có thể được phân phối tại vị trí phân cực trực giao của cùng một chùm sáng, và hai kênh phân cực được tách biệt và nhận dạng độc lập tại đầu thu.

Khi nhu cầu về tốc độ dữ liệu cao hơn tiếp tục tăng, 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 bởi 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, suy giảm và cộng đồng thời 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 sóng mang đơn bước sóng. Mô men 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 sóng pha xoắn ốc. Vì đặc điểm này có thể được sử dụng để thiết lập nhiều kênh riêng biệt, ghép kênh mô men động lượng góc quỹ đạo không dây (OAMM) có thể tăng hiệu quả tốc độ truyền dẫn trong các truyền dẫn từ điểm cao đến điểm thấp (chẳng hạn như truyền dẫn ngược hoặc truyền dẫn xuôi không dây).