Optische Multiplextechniken und ihre Verbindung für On-Chip: ein Rückblick

Optische Multiplextechniken und ihre Verbindung für On-Chip- undGlasfaserkommunikation: eine Rezension

Optische Multiplex-Techniken sind ein dringendes Forschungsthema und Wissenschaftler auf der ganzen Welt betreiben intensive Forschung auf diesem Gebiet. Im Laufe der Jahre wurden viele Multiplex-Technologien wie Wellenlängenmultiplex (WDM), Modenmultiplex (MDM), Raummultiplex (SDM), Polarisationsmultiplex (PDM) und Orbitaldrehimpulsmultiplex (OAMM) vorgeschlagen. Die Wellenlängenmultiplex-Technologie (WDM) ermöglicht die gleichzeitige Übertragung von zwei oder mehr optischen Signalen unterschiedlicher Wellenlänge über eine einzige Faser, wobei die verlustarmen Eigenschaften der Faser in einem großen Wellenlängenbereich voll ausgenutzt werden. Die Theorie wurde erstmals 1970 von Delange vorgeschlagen, und erst 1977 begann die Grundlagenforschung der WDM-Technologie, die sich auf die Anwendung von Kommunikationsnetzen konzentrierte. Seitdem mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung vonoptische Faser, Lichtquelle, Fotodetektorund anderen Bereichen hat sich auch die Erforschung der WDM-Technologie beschleunigt. Der Vorteil des Polarisationsmultiplexens (PDM) besteht darin, dass die Menge der Signalübertragung vervielfacht werden kann, da zwei unabhängige Signale an der orthogonalen Polarisationsposition desselben Lichtstrahls verteilt werden können und die beiden Polarisationskanäle getrennt und unabhängig voneinander identifiziert werden können Empfangsende.

Da die Nachfrage nach höheren Datenraten weiter wächst, wurde der letzte Freiheitsgrad des Multiplexings, der Speicherplatz, im letzten Jahrzehnt intensiv untersucht. Unter diesen wird das Mode Division Multiplexing (MDM) hauptsächlich von N Sendern erzeugt, was durch räumliche Modenmultiplexer realisiert wird. Schließlich wird das vom räumlichen Modus unterstützte Signal an die Low-Mode-Faser übertragen. Bei der Signalausbreitung werden alle Moden auf derselben Wellenlänge als Einheit des SDM-Superkanals (Space Division Multiplexing) behandelt, dh sie werden gleichzeitig verstärkt, gedämpft und addiert, ohne dass eine separate Modenverarbeitung erreicht werden kann. Im MDM werden unterschiedliche räumliche Konturen (also unterschiedliche Formen) eines Musters unterschiedlichen Kanälen zugeordnet. Beispielsweise wird ein Kanal über einen Laserstrahl gesendet, der die Form eines Dreiecks, Quadrats oder Kreises hat. Die von MDM in realen Anwendungen verwendeten Formen sind komplexer und weisen einzigartige mathematische und physikalische Eigenschaften auf. Diese Technologie ist wohl der revolutionärste Durchbruch in der Glasfaser-Datenübertragung seit den 1980er Jahren. Die MDM-Technologie bietet eine neue Strategie zur Implementierung von mehr Kanälen und zur Erhöhung der Verbindungskapazität mithilfe eines Trägers mit einer einzigen Wellenlänge. Der orbitale Drehimpuls (OAM) ist eine physikalische Eigenschaft elektromagnetischer Wellen, bei denen der Ausbreitungsweg durch die Wellenfront der helikalen Phase bestimmt wird. Da diese Funktion zur Einrichtung mehrerer separater Kanäle verwendet werden kann, kann das drahtlose Orbitaldrehmoment-Multiplexing (OAMM) die Übertragungsrate bei High-to-Point-Übertragungen (z. B. drahtloser Backhaul oder Forward) effektiv erhöhen.