Методы оптического мультиплексирования и их применение на кристалле: обзор

Методы оптического мультиплексирования и их сочетание для чипов иоптоволоконная связь: обзор

Методы оптического мультиплексирования являются актуальной темой исследований, и учёные по всему миру проводят углублённые исследования в этой области. За прошедшие годы было предложено множество технологий мультиплексирования, таких как мультиплексирование с разделением по длине волны (WDM), мультиплексирование с разделением по модам (MDM), мультиплексирование с пространственным разделением (SDM), мультиплексирование с поляризацией (PDM) и мультиплексирование с орбитальным угловым моментом (OAMM). Технология мультиплексирования с разделением по длине волны (WDM) позволяет одновременно передавать два или более оптических сигнала с разными длинами волн по одному волокну, в полной мере используя низкие потери волокна в широком диапазоне длин волн. Теория была впервые предложена Деланжем в 1970 году, и только в 1977 году начались фундаментальные исследования технологии WDM, сосредоточенные на применении в сетях связи. С тех пор, благодаря непрерывному развитиюоптическое волокно, источник света, фотодетектори в других областях, исследования технологии WDM также ускорились. Преимущество поляризационного мультиплексирования (PDM) заключается в возможности многократного увеличения объёма передаваемого сигнала, поскольку два независимых сигнала могут быть распределены в ортогональном положении поляризации одного и того же светового луча, а два поляризационных канала разделяются и независимо идентифицируются на приёмной стороне.

В связи с продолжающимся ростом спроса на более высокие скорости передачи данных, в последнее десятилетие интенсивно изучается последняя степень свободы мультиплексирования – пространственное. Среди них – мультиплексирование с разделением мод (MDM), которое в основном генерируется N передатчиками и реализуется с помощью пространственного мультиплексора мод. Наконец, сигнал, поддерживаемый пространственной модой, передается в низкомодовое волокно. В процессе распространения сигнала все моды на одной длине волны рассматриваются как единое целое суперканала пространственного мультиплексирования (SDM), то есть они усиливаются, ослабляются и суммируются одновременно, без возможности раздельной обработки мод. В MDM различные пространственные контуры (то есть разные формы) шаблона назначаются разным каналам. Например, канал передается по лазерному лучу, имеющему форму треугольника, квадрата или круга. Формы, используемые MDM в реальных приложениях, более сложны и обладают уникальными математическими и физическими характеристиками. Эта технология, пожалуй, является самым революционным прорывом в области передачи данных по оптоволокну с 1980-х годов. Технология MDM предлагает новую стратегию для увеличения количества каналов и пропускной способности линии связи с использованием одной несущей длины волны. Орбитальный угловой момент (OAM) — это физическая характеристика электромагнитных волн, путь распространения которой определяется спиральным фазовым фронтом. Поскольку эта особенность может использоваться для организации нескольких отдельных каналов, беспроводное мультиплексирование с использованием орбитального углового момента (OAMM) может эффективно увеличить скорость передачи данных при передаче данных между точками (например, в беспроводных обратных или прямых сетях).