Optilised multipleksimise tehnikad ja nende abielu kiibil: ülevaade

Optilised multipleksimise tehnikad ja nende ühendamine kiibil jaoptilise kiu sidearvustus

Optilised multipleksimise tehnikad on pakiline uurimisteema ning teadlased üle kogu maailma viivad selles valdkonnas läbi põhjalikke uuringuid. Aastate jooksul on välja pakutud palju multipleksimise tehnoloogiaid, näiteks lainepikkusjaotusega multipleksimine (WDM), moodijaotusega multipleksimine (MDM), ruumijaotusega multipleksimine (SDM), polarisatsioonimultipleksimine (PDM) ja orbitaalnurkmomendi multipleksimine (OAMM). Lainepikkusjaotusega multipleksimise (WDM) tehnoloogia võimaldab edastada kahte või enamat erineva lainepikkusega optilist signaali samaaegselt ühe kiu kaudu, kasutades täielikult ära kiu väikese kadu omadusi laias lainepikkuste vahemikus. Teooria pakkus esmakordselt välja Delange 1970. aastal ja alles 1977. aastal algasid WDM-tehnoloogia põhiuuringud, mis keskendusid sidevõrkude rakendamisele. Sellest ajast alates on pideva arengugaoptiline kiud, valgusallikas, fotodetektorja muudes valdkondades on inimeste WDM-tehnoloogia uurimine samuti kiirenenud. Polarisatsiooni multipleksimise (PDM) eeliseks on see, et signaaliülekande hulka saab mitmekordistada, kuna kaks sõltumatut signaali saab jaotada sama valgusvihu ortogonaalsesse polarisatsioonipositsiooni ning kaks polarisatsioonikanalit eraldatakse ja tuvastatakse vastuvõtuotsas sõltumatult.

Kuna nõudlus suuremate andmeedastuskiiruste järele jätkuvalt kasvab, on viimase kümnendi jooksul intensiivselt uuritud multipleksimise viimast vabadusastet, ruumi. Nende hulgas genereeritakse peamiselt moodijaotusega multipleksimine (MDM) N saatja abil, mida realiseerib ruumilise moodi multiplekser. Lõpuks edastatakse ruumilise moodi toetatud signaal madalmoodilisele kiule. Signaali levimise ajal käsitletakse kõiki samal lainepikkusel olevaid moodisid ruumijaotusega multipleksimise (SDM) superkanali ühikuna, st neid võimendatakse, nõrgestatakse ja liidetakse samaaegselt, ilma et oleks võimalik saavutada eraldi moodide töötlemist. MDM-is määratakse mustri erinevad ruumilised kontuurid (st erinevad kujundid) erinevatele kanalitele. Näiteks saadetakse kanal laserkiire kaudu, mis on kolmnurga, ruudu või ringi kujuline. MDM-i poolt reaalsetes rakendustes kasutatavad kujundid on keerukamad ja neil on ainulaadsed matemaatilised ja füüsikalised omadused. See tehnoloogia on vaieldamatult kõige revolutsioonilisem läbimurre fiiberoptilise andmeedastuse valdkonnas alates 1980. aastatest. MDM-tehnoloogia pakub uut strateegiat rohkemate kanalite rakendamiseks ja lingi läbilaskevõime suurendamiseks, kasutades ühte lainepikkusega kandjat. Orbitaalne nurlainemoment (OAM) on elektromagnetlainete füüsikaline omadus, mille leviku tee määrab spiraalne faasilainefront. Kuna seda omadust saab kasutada mitme eraldi kanali loomiseks, saab traadita orbitaalse nurlainemomendi multipleksimise (OAMM) abil tõhusalt suurendada edastuskiirust kõrgetest punktidest ulatuvates edastustes (näiteks traadita tagasiühenduses või edasisuunamises).