ऑप्टिकल फ्रिक्वेन्सी कॉम्ब्स आणि ऑप्टिकल ट्रान्समिशन?

आपल्याला माहिती आहेच की, १९९० पासून, WDM WDM तंत्रज्ञानाचा वापर शेकडो किंवा हजारो किलोमीटरच्या लांब पल्ल्याच्या फायबर-ऑप्टिक लिंक्ससाठी केला जात आहे. देशाच्या बहुतेक प्रदेशांसाठी, फायबर पायाभूत सुविधा ही त्याची सर्वात महागडी संपत्ती आहे, तर ट्रान्सीव्हर घटकांची किंमत तुलनेने कमी आहे.
तथापि, 5G सारख्या नेटवर्क्समध्ये डेटा रेटच्या वाढत्या स्फोटासह, WDM तंत्रज्ञान कमी अंतराच्या लिंक्समध्ये देखील वाढत्या प्रमाणात महत्वाचे होत आहे, जे खूप मोठ्या प्रमाणात तैनात केले जातात आणि म्हणूनच ट्रान्सीव्हर असेंब्लीच्या किंमती आणि आकाराबद्दल अधिक संवेदनशील असतात.

सध्या, हे नेटवर्क अजूनही स्पेस डिव्हिजन मल्टिप्लेक्सिंगच्या चॅनेलद्वारे समांतर प्रसारित होणाऱ्या हजारो सिंगल-मोड ऑप्टिकल फायबरवर अवलंबून आहेत, ज्याचा डेटा दर प्रति चॅनेल जास्तीत जास्त काहीशे Gbit/s (800G) इतका कमी आहे, आणि T-क्लासमध्ये काही प्रमाणात संभाव्य अनुप्रयोग आहेत.

तथापि, नजीकच्या भविष्यात, सामान्य अवकाशीय समांतरीकरणाची संकल्पना लवकरच त्याच्या स्केलेबिलिटीच्या मर्यादेपर्यंत पोहोचेल आणि डेटा दरांमध्ये आणखी वाढ टिकवून ठेवण्यासाठी प्रत्येक फायबरमधील डेटा स्ट्रीमच्या वर्णक्रमीय समांतरीकरणाने पूरक असावे लागेल. यामुळे WDM तंत्रज्ञानासाठी एक संपूर्ण नवीन अनुप्रयोग जागा उघडू शकते, ज्यामध्ये चॅनेलची संख्या आणि डेटा दराच्या बाबतीत जास्तीत जास्त स्केलेबिलिटी महत्त्वपूर्ण आहे.

या संदर्भात,ऑप्टिकल फ्रिक्वेन्सी कॉम्ब जनरेटर (FCG)कॉम्पॅक्ट, स्थिर, बहु-तरंगलांबी प्रकाश स्रोत म्हणून महत्त्वाची भूमिका बजावते जे मोठ्या संख्येने सु-परिभाषित ऑप्टिकल वाहक प्रदान करू शकते. याव्यतिरिक्त, ऑप्टिकल फ्रिक्वेन्सी कॉम्ब्सचा एक विशेष महत्त्वाचा फायदा म्हणजे कॉम्ब लाईन्स फ्रिक्वेन्सीमध्ये आंतरिकरित्या समान अंतरावर असतात, त्यामुळे इंटर-चॅनेल गार्ड बँडची आवश्यकता कमी होते आणि डीएफबी लेसरच्या अॅरेचा वापर करून पारंपारिक योजनेत एकाच ओळीसाठी आवश्यक असलेले फ्रिक्वेन्सी नियंत्रण टाळले जाते.

हे लक्षात घेणे महत्त्वाचे आहे की हे फायदे केवळ WDM ट्रान्समीटरनाच लागू होत नाहीत तर त्यांच्या रिसीव्हर्सना देखील लागू होतात, जिथे डिस्क्रिट लोकल ऑसिलेटर (LO) अॅरे एकाच कॉम्ब जनरेटरने बदलता येतात. LO कॉम्ब जनरेटरचा वापर WDM चॅनेलसाठी डिजिटल सिग्नल प्रक्रिया सुलभ करतो, ज्यामुळे रिसीव्हरची जटिलता कमी होते आणि फेज नॉइज टॉलरन्स वाढते.

याव्यतिरिक्त, समांतर सुसंगत रिसेप्शनसाठी फेज-लॉकिंगसह LO कॉम्ब सिग्नलचा वापर केल्याने संपूर्ण WDM सिग्नलच्या टाइम-डोमेन वेव्हफॉर्मची पुनर्बांधणी करणे देखील शक्य होते, अशा प्रकारे ट्रान्समिशन फायबरमधील ऑप्टिकल नॉनलाइनियरिटीमुळे होणाऱ्या दोषांची भरपाई होते. कॉम्ब-आधारित सिग्नल ट्रान्समिशनच्या या संकल्पनात्मक फायद्यांव्यतिरिक्त, भविष्यातील WDM ट्रान्सीव्हर्ससाठी लहान आकार आणि किफायतशीर मोठ्या प्रमाणात उत्पादन देखील महत्त्वाचे आहे.
म्हणूनच, विविध कॉम्ब सिग्नल जनरेटर संकल्पनांमध्ये, चिप-स्केल उपकरणे विशेष स्वारस्यपूर्ण आहेत. डेटा सिग्नल मॉड्युलेशन, मल्टिप्लेक्सिंग, राउटिंग आणि रिसेप्शनसाठी उच्च स्केलेबल फोटोनिक इंटिग्रेटेड सर्किट्ससह एकत्रित केल्यावर, अशा उपकरणांमध्ये कॉम्पॅक्ट, अत्यंत कार्यक्षम WDM ट्रान्सीव्हर्सची गुरुकिल्ली असू शकते जी कमी किमतीत मोठ्या प्रमाणात तयार केली जाऊ शकते, ज्याची ट्रान्समिशन क्षमता प्रति फायबर दहापट Tbit/s पर्यंत असते.

खालील आकृतीमध्ये ऑप्टिकल फ्रिक्वेन्सी कॉम्ब FCG चा वापर बहु-तरंगलांबी प्रकाश स्रोत म्हणून करणाऱ्या WDM ट्रान्समीटरची योजना दर्शविली आहे. FCG कॉम्ब सिग्नल प्रथम डिमल्टीप्लेक्सर (DEMUX) मध्ये वेगळे केले जाते आणि नंतर EOM इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल मॉड्युलेटरमध्ये प्रवेश करते. याद्वारे, सिग्नलला इष्टतम स्पेक्ट्रल कार्यक्षमता (SE) साठी प्रगत QAM क्वाड्रॅचर अॅम्प्लिट्यूड मॉड्युलेशनच्या अधीन केले जाते.

ट्रान्समीटर बाहेर पडताना, चॅनेल मल्टीप्लेक्सर (MUX) मध्ये पुन्हा एकत्रित केले जातात आणि WDM सिग्नल सिंगल मोड फायबरवर प्रसारित केले जातात. रिसीव्हिंग एंडवर, वेव्हलेंथ डिव्हिजन मल्टीप्लेक्सिंग रिसीव्हर (WDM Rx), मल्टीवेव्हलेंथ कोहेरेन्ट डिटेक्शनसाठी दुसऱ्या FCG च्या LO लोकल ऑसिलेटरचा वापर करते. इनपुट WDM सिग्नलचे चॅनेल डिमल्टीप्लेक्सरद्वारे वेगळे केले जातात आणि कोहेरेन्ट रिसीव्हर अॅरे (Coh. Rx) ला दिले जातात. जिथे प्रत्येक कोहेरेन्ट रिसीव्हरसाठी फेज रेफरन्स म्हणून स्थानिक ऑसिलेटर LO ची डीमल्टीप्लेक्सिंग फ्रिक्वेन्सी वापरली जाते. अशा WDM लिंक्सचे कार्यप्रदर्शन स्पष्टपणे अंतर्निहित कॉम्ब सिग्नल जनरेटरवर, विशेषतः ऑप्टिकल लाइन रुंदी आणि प्रति कॉम्ब लाइन ऑप्टिकल पॉवरवर मोठ्या प्रमाणात अवलंबून असते.

अर्थात, ऑप्टिकल फ्रिक्वेन्सी कॉम्ब तंत्रज्ञान अद्याप विकासाच्या टप्प्यात आहे आणि त्याच्या अनुप्रयोग परिस्थिती आणि बाजारपेठेचा आकार तुलनेने लहान आहे. जर ते तांत्रिक अडथळ्यांवर मात करू शकले, खर्च कमी करू शकले आणि विश्वासार्हता सुधारू शकले, तर ऑप्टिकल ट्रान्समिशनमध्ये स्केल-लेव्हल अनुप्रयोग साध्य करणे शक्य होईल.