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

Các kỹ thuật ghép kênh quang học và sự kết hợp của chúng cho việc tích hợp trên chip vàtruyền thông cáp quang: một bài đánh giá

Kỹ thuật ghép kênh quang học là một chủ đề nghiên cứu cấp thiết, 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 mômen góc quỹ đạo (OAMM) đã được đề xuất. Công nghệ ghép kênh phân chia bước sóng (WDM) cho phép hai hoặc nhiều tín hiệu quang học có bước sóng khác nhau được truyền đồng thời qua một sợi quang duy nhất, tận dụng tối đa đặc tính tổn hao thấp của sợi quang trong phạm vi bước sóng rộng. 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 trong mạng truyền thông. Kể từ đó, với sự phát triển liên tục củasợi quang, nguồn sáng, bộ tách sóng quangCũng như trong các lĩnh vực khác, việc con người tìm tòi khám phá công nghệ WDM 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 vuông góc của cùng một chùm tia sáng, và hai kênh phân cực được tách biệt và nhận dạng độc lập ở đầu thu.

Khi nhu cầu về tốc độ dữ liệu cao hơn tiếp tục tăng, yếu tố không gian, bậc tự do cuối cùng của ghép kênh, đã được nghiên cứu chuyên sâu trong thập kỷ qua. Trong số đó, ghép kênh phân chia theo chế độ (MDM) chủ yếu được tạo ra bởi N bộ 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 kênh siêu ghép kênh phân chia theo không gian (SDM), tức là chúng được khuếch đại, suy giảm và cộng đồng thời, mà không thể thực hiện 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 tính toán học và vật lý độc đáo. Công nghệ này được cho là bước đột phá mang tính cách mạng nhất trong truyền dẫn dữ liệu quang học 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 đơn bước sóng. Mômen động lượng 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 tính này có thể được sử dụng để thiết lập nhiều kênh riêng biệt, nên ghép kênh mômen động lượng quỹ đạo không dây (OAMM) có thể tăng hiệu quả tốc độ truyền trong các đường truyền điểm cao (chẳng hạn như đường truyền ngược hoặc chuyển tiếp không dây).