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

Τεχνικές οπτικής πολυπλεξίας και ο συνδυασμός τους για on-chip καιεπικοινωνία οπτικών ινών: μια κριτική

Οι τεχνικές οπτικής πολυπλεξίας αποτελούν ένα επείγον ερευνητικό θέμα και οι ακαδημαϊκοί σε όλο τον κόσμο διεξάγουν εις βάθος έρευνα σε αυτόν τον τομέα. Με την πάροδο των ετών, έχουν προταθεί πολλές τεχνολογίες πολυπλεξίας, όπως η πολυπλεξία διαίρεσης μήκους κύματος (WDM), η πολυπλεξία διαίρεσης τρόπου λειτουργίας (MDM), η πολυπλεξία διαίρεσης χώρου (SDM), η πολυπλεξία πόλωσης (PDM) και η πολυπλεξία τροχιακής στροφορμής (OAMM). Η τεχνολογία πολυπλεξίας διαίρεσης μήκους κύματος (WDM) επιτρέπει την ταυτόχρονη μετάδοση δύο ή περισσότερων οπτικών σημάτων διαφορετικών μηκών κύματος μέσω μίας μόνο οπτικής ίνας, αξιοποιώντας πλήρως τα χαρακτηριστικά χαμηλών απωλειών της οπτικής 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 δικτύων επικοινωνίας. Έκτοτε, με τη συνεχή ανάπτυξη της...οπτική 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 άκρο 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 πολυπλέκτη χωρικού τρόπου λειτουργίας. Τέλος, το σήμα που υποστηρίζεται από τον χωρικό τρόπο λειτουργίας μεταδίδεται στην οπτική ίνα χαμηλής λειτουργίας. Κατά τη διάδοση του σήματος, όλες οι λειτουργίες στο ίδιο μήκος κύματος αντιμετωπίζονται ως μονάδα του υπερκαναλιού πολυπλεξίας διαστημικής διαίρεσης (SDM), δηλαδή ενισχύονται, εξασθενούν και προστίθενται ταυτόχρονα, χωρίς να είναι δυνατή η επίτευξη ξεχωριστής επεξεργασίας τρόπου λειτουργίας. 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, τετραγώνου ή κύκλου. Τα σχήματα που χρησιμοποιούνται από το MDM σε εφαρμογές πραγματικού κόσμου είναι πιο πολύπλοκα 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 υλοποίηση περισσότερων καναλιών και την αύξηση της χωρητικότητας σύνδεσης χρησιμοποιώντας έναν μόνο φορέα μήκους κύματος. Η τροχιακή στροφορμή (OAM) είναι ένα φυσικό χαρακτηριστικό των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων στα οποία η διαδρομή διάδοσης καθορίζεται από το ελικοειδές φάσμα κύματος. Δεδομένου ότι αυτό το χαρακτηριστικό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία πολλαπλών ξεχωριστών καναλιών, η ασύρματη πολυπλεξία τροχιακής στροφορμής (OAMM) μπορεί να αυξήσει αποτελεσματικά τον ρυθμό μετάδοσης σε μεταδόσεις από υψηλό σε σημείο (όπως ασύρματη οπισθόζευξη ή προώθηση).