Τεχνικές οπτικής πολυπλεξίας και ο συνδυασμός τους για on-chip: μια ανασκόπηση

Τεχνικές οπτικής πολυπλεξίας και το πάντρεμά τους για on-chip καιεπικοινωνία οπτικών ινών: μια κριτική

Οι τεχνικές οπτικής πολυπλεξίας είναι ένα επείγον ερευνητικό θέμα και οι μελετητές σε όλο τον κόσμο διεξάγουν εις βάθος έρευνα σε αυτόν τον τομέα. Με τα χρόνια, πολλές τεχνολογίες πολυπλεξίας όπως πολυπλεξία διαίρεσης μήκους κύματος (WDM), πολυπλεξία διαίρεσης τρόπου λειτουργίας (MDM), πολυπλεξία διαίρεσης χώρου (SDM), πολυπλεξία πόλωσης (PDM) και πολυπλεξία τροχιακής γωνιακής ορμής (OAMM). Η τεχνολογία πολυπλεξίας διαίρεσης μήκους κύματος (WDM) επιτρέπει τη μετάδοση δύο ή περισσότερων οπτικών σημάτων διαφορετικών μηκών κύματος ταυτόχρονα μέσω μιας ίνας, αξιοποιώντας πλήρως τα χαρακτηριστικά χαμηλής απώλειας της ίνας σε μεγάλο εύρος μήκους κύματος. Η θεωρία προτάθηκε για πρώτη φορά από τον Delange το 1970 και μόλις το 1977 ξεκίνησε η βασική έρευνα της τεχνολογίας WDM, η οποία επικεντρώθηκε στην εφαρμογή των δικτύων επικοινωνίας. Έκτοτε, με τη συνεχή ανάπτυξη τουοπτική ίνα, πηγή φωτός, φωτοανιχνευτήςκαι σε άλλους τομείς, η εξερεύνηση της τεχνολογίας WDM από τους ανθρώπους έχει επίσης επιταχυνθεί. Το πλεονέκτημα της πολυπλεξίας πόλωσης (PDM) είναι ότι η ποσότητα μετάδοσης σήματος μπορεί να πολλαπλασιαστεί, επειδή δύο ανεξάρτητα σήματα μπορούν να κατανεμηθούν στην ορθογώνια θέση πόλωσης της ίδιας δέσμης φωτός και τα δύο κανάλια πόλωσης διαχωρίζονται και αναγνωρίζονται ανεξάρτητα στο τέλος λήψης.

Καθώς η ζήτηση για υψηλότερους ρυθμούς δεδομένων συνεχίζει να αυξάνεται, ο τελευταίος βαθμός ελευθερίας της πολυπλεξίας, ο χώρος, έχει μελετηθεί εντατικά την τελευταία δεκαετία. Μεταξύ αυτών, η πολυπλεξία διαίρεσης τρόπου λειτουργίας (MDM) παράγεται κυρίως από N πομπούς, η οποία πραγματοποιείται από τον πολυπλέκτη χωρικής λειτουργίας. Τέλος, το σήμα που υποστηρίζεται από τη χωρική λειτουργία μεταδίδεται στην ίνα χαμηλής λειτουργίας. Κατά τη διάδοση του σήματος, όλοι οι τρόποι λειτουργίας στο ίδιο μήκος κύματος αντιμετωπίζονται ως μονάδα του υπερκαναλιού πολυπλεξίας διαστήματος (SDM), δηλαδή ενισχύονται, εξασθενούν και προστίθενται ταυτόχρονα, χωρίς να είναι δυνατή η επίτευξη χωριστής επεξεργασίας. Στο MDM, διαφορετικά χωρικά περιγράμματα (δηλαδή διαφορετικά σχήματα) ενός μοτίβου αντιστοιχίζονται σε διαφορετικά κανάλια. Για παράδειγμα, ένα κανάλι αποστέλλεται μέσω μιας δέσμης λέιζερ που έχει σχήμα τριγώνου, τετράγωνου ή κύκλου. Τα σχήματα που χρησιμοποιούνται από το MDM σε εφαρμογές πραγματικού κόσμου είναι πιο σύνθετα και έχουν μοναδικά μαθηματικά και φυσικά χαρακτηριστικά. Αυτή η τεχνολογία είναι αναμφισβήτητα η πιο επαναστατική ανακάλυψη στη μετάδοση δεδομένων οπτικών ινών από τη δεκαετία του 1980. Η τεχνολογία MDM παρέχει μια νέα στρατηγική για την εφαρμογή περισσότερων καναλιών και την αύξηση της χωρητικότητας της ζεύξης χρησιμοποιώντας έναν μόνο φορέα μήκους κύματος. Η τροχιακή γωνιακή ορμή (OAM) είναι ένα φυσικό χαρακτηριστικό των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων στα οποία η διαδρομή διάδοσης καθορίζεται από το μέτωπο κύματος της ελικοειδούς φάσης. Δεδομένου ότι αυτή η δυνατότητα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία πολλαπλών χωριστών καναλιών, η ασύρματη πολυπλεξία τροχιακής γωνιακής ορμής (OAMM) μπορεί να αυξήσει αποτελεσματικά τον ρυθμό μετάδοσης σε εκπομπές υψηλών προδιαγραφών (όπως ασύρματη οπισθοχώρηση ή προώθηση).