Optische multiplextechnieken en hun combinatie voor on-chip: een overzicht

Optische multiplextechnieken en hun combinatie voor on-chip enoptische vezelcommunicatie: een recensie

Optische multiplextechnieken vormen een urgent onderzoeksthema en wetenschappers over de hele wereld verrichten diepgaand onderzoek op dit gebied. In de loop der jaren zijn er veel multiplextechnologieën voorgesteld, zoals golflengteverdelingsmultiplexing (WDM), modusverdelingsmultiplexing (MDM), ruimteverdelingsmultiplexing (SDM), polarisatiemultiplexing (PDM) en orbitaal hoekmomentummultiplexing (OAMM). Golflengteverdelingsmultiplexing (WDM)-technologie maakt het mogelijk om twee of meer optische signalen van verschillende golflengten gelijktijdig door één vezel te verzenden, waarbij de verliesarme eigenschappen van de vezel in een groot golflengtebereik volledig worden benut. De theorie werd voor het eerst voorgesteld door Delange in 1970, en pas in 1977 begon het fundamentele onderzoek naar WDM-technologie, dat zich richtte op de toepassing in communicatienetwerken. Sindsdien, met de voortdurende ontwikkeling vanoptische vezel, lichtbron, fotodetectoren andere gebieden is de verkenning van WDM-technologie ook versneld. Het voordeel van polarisatiemultiplexing (PDM) is dat de hoeveelheid signaaloverdracht kan worden vermenigvuldigd, omdat twee onafhankelijke signalen kunnen worden verdeeld over de orthogonale polarisatiepositie van dezelfde lichtbundel, en de twee polarisatiekanalen worden gescheiden en onafhankelijk geïdentificeerd aan de ontvangende kant.

Naarmate de vraag naar hogere datasnelheden blijft groeien, is de laatste vrijheidsgraad van multiplexing, ruimte, de afgelopen tien jaar intensief bestudeerd. Mode Division Multiplexing (MDM) wordt hier voornamelijk gegenereerd door N-zenders, wat wordt gerealiseerd door een spatial mode multiplexer. Ten slotte wordt het signaal dat door de spatial mode wordt ondersteund, verzonden naar de low-mode glasvezel. Tijdens de signaalvoortplanting worden alle modi op dezelfde golflengte behandeld als een eenheid van het Space Division Multiplexing (SDM) superkanaal, d.w.z. ze worden gelijktijdig versterkt, verzwakt en toegevoegd, zonder dat er een aparte mode processing kan worden bereikt. Bij MDM worden verschillende ruimtelijke contouren (dat wil zeggen verschillende vormen) van een patroon toegewezen aan verschillende kanalen. Een kanaal wordt bijvoorbeeld verzonden over een laserstraal die de vorm heeft van een driehoek, vierkant of cirkel. De vormen die MDM in praktische toepassingen gebruikt, zijn complexer en hebben unieke wiskundige en fysieke kenmerken. Deze technologie is misschien wel de meest revolutionaire doorbraak in glasvezel datatransmissie sinds de jaren 80. MDM-technologie biedt een nieuwe strategie om meer kanalen te implementeren en de verbindingscapaciteit te vergroten met behulp van één enkele golflengtedraaggolf. Orbitaal impulsmoment (OAM) is een fysisch kenmerk van elektromagnetische golven waarbij het voortplantingspad wordt bepaald door het spiraalvormige fasegolffront. Omdat deze eigenschap kan worden gebruikt om meerdere afzonderlijke kanalen tot stand te brengen, kan draadloze multiplexing van orbitaal impulsmoment (OAMM) de transmissiesnelheid effectief verhogen bij transmissies van hoge naar lage punten (zoals draadloze backhaul of forward).