Techniky optického multiplexovania a ich spojenie s čipom: prehľad

Techniky optického multiplexovania a ich spojenie pre on-chip akomunikácia cez optické vlákno: recenzia

Techniky optického multiplexovania sú naliehavou témou výskumu a vedci z celého sveta vykonávajú v tejto oblasti hĺbkový výskum. V priebehu rokov bolo navrhnutých mnoho multiplexných technológií, ako je multiplexovanie s delením vlnovej dĺžky (WDM), multiplexovanie s delením režimov (MDM), multiplexovanie s delením priestoru (SDM), polarizačné multiplexovanie (PDM) a multiplexovanie orbitálneho momentu hybnosti (OAMM). Technológia Wavelength division multiplexing (WDM) umožňuje súčasne prenášať dva alebo viac optických signálov rôznych vlnových dĺžok cez jediné vlákno, čím sa plne využívajú nízkostratové charakteristiky vlákna vo veľkom rozsahu vlnových dĺžok. Prvýkrát teóriu navrhol Delange v roku 1970 a až v roku 1977 sa začal základný výskum technológie WDM, ktorý sa zameral na aplikáciu komunikačných sietí. Odvtedy s neustálym vývojomoptické vlákno, svetelný zdroj, fotodetektora ďalších oblastiach sa zrýchlilo aj skúmanie technológie WDM ľuďmi. Výhodou polarizačného multiplexovania (PDM) je, že množstvo prenosu signálu sa môže znásobiť, pretože dva nezávislé signály môžu byť distribuované v polohe ortogonálnej polarizácie toho istého lúča svetla a dva polarizačné kanály sú oddelené a nezávisle identifikované na prijímací koniec.

Keďže dopyt po vyšších prenosových rýchlostiach neustále rastie, posledný stupeň slobody multiplexovania, priestor, sa v poslednom desaťročí intenzívne študoval. Spomedzi nich je multiplexovanie s delením režimov (MDM) generované hlavne N vysielačmi, ktoré je realizované multiplexorom s priestorovým režimom. Nakoniec sa signál podporovaný priestorovým režimom prenáša do vlákna s nízkym režimom. Počas šírenia signálu sa všetky režimy na rovnakej vlnovej dĺžke považujú za jednotku superkanála SDM (Space Division multiplexing), tj sú zosilňované, zoslabované a pridané súčasne bez toho, aby bolo možné dosiahnuť samostatné spracovanie režimu. V MDM sú rôzne priestorové obrysy (to znamená rôzne tvary) vzoru priradené rôznym kanálom. Kanál sa napríklad vysiela cez laserový lúč, ktorý má tvar trojuholníka, štvorca alebo kruhu. Tvary používané MDM v reálnych aplikáciách sú zložitejšie a majú jedinečné matematické a fyzikálne vlastnosti. Táto technológia je pravdepodobne najrevolučnejším prelomom v prenose dát pomocou optických vlákien od 80. rokov minulého storočia. Technológia MDM poskytuje novú stratégiu na implementáciu viacerých kanálov a zvýšenie kapacity spojenia pomocou jednej vlnovej dĺžky. Orbitálny moment hybnosti (OAM) je fyzikálna charakteristika elektromagnetických vĺn, v ktorých je dráha šírenia určená vlnoplochou špirálovej fázy. Keďže táto funkcia môže byť použitá na vytvorenie viacerých samostatných kanálov, bezdrôtové orbitálne angular momentum multiplexing (OAMM) môže efektívne zvýšiť prenosovú rýchlosť pri vysoko-bodových prenosoch (ako je bezdrôtový backhaul alebo forward).