Optische Multiplextechniken und ihre Kombination für On-Chip: eine Übersicht

Optische Multiplexing-Techniken und ihre Kombination für On-Chip- undGlasfaserkommunikation: eine Rezension

Optische Multiplextechniken sind ein drängendes Forschungsthema, und Wissenschaftler weltweit forschen intensiv auf diesem Gebiet. Im Laufe der Jahre wurden zahlreiche Multiplextechnologien wie Wellenlängenmultiplex (WDM), Modenmultiplex (MDM), Raummultiplex (SDM), Polarisationsmultiplex (PDM) und Bahnimpulsmultiplex (OAMM) entwickelt. Die Wellenlängenmultiplextechnologie (WDM) ermöglicht die gleichzeitige Übertragung zweier oder mehrerer optischer Signale unterschiedlicher Wellenlängen über eine einzige Faser und nutzt dabei die geringen Verluste der Faser über einen großen Wellenlängenbereich voll aus. Die Theorie wurde erstmals 1970 von Delange vorgeschlagen, und erst 1977 begann die Grundlagenforschung zur WDM-Technologie, die sich auf die Anwendung in Kommunikationsnetzen konzentrierte. Seitdem hat sich mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung vonGlasfaser, Lichtquelle, FotodetektorAuch in anderen Bereichen hat sich die Erforschung der WDM-Technologie beschleunigt. Der Vorteil des Polarisationsmultiplexverfahrens (PDM) besteht darin, dass die Signalübertragungsmenge vervielfacht werden kann, da zwei unabhängige Signale an der orthogonalen Polarisationsposition desselben Lichtstrahls verteilt werden können und die beiden Polarisationskanäle am Empfangsende getrennt und unabhängig voneinander identifiziert werden.

Da die Nachfrage nach höheren Datenraten stetig steigt, wurde der letzte Freiheitsgrad des Multiplexings, der Raum, in den letzten zehn Jahren intensiv untersucht. Dabei wird das Modenmultiplexing (MDM) hauptsächlich von N Sendern erzeugt, die durch einen Raummodemultiplexer realisiert werden. Schließlich wird das vom Raummode unterstützte Signal an die Niedermodefaser übertragen. Während der Signalausbreitung werden alle Moden auf derselben Wellenlänge als Einheit des Raummultiplexing-Superkanals (SDM) behandelt, d. h. sie werden gleichzeitig verstärkt, gedämpft und addiert, ohne dass eine separate Modenverarbeitung möglich ist. Beim MDM werden unterschiedliche räumliche Konturen (d. h. unterschiedliche Formen) eines Musters verschiedenen Kanälen zugewiesen. 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 stellt wohl den revolutionärsten Durchbruch in der faseroptischen Datenübertragung seit den 1980er Jahren dar. Die MDM-Technologie bietet eine neue Strategie zur Implementierung weiterer Kanäle und zur Erhöhung der Verbindungskapazität mithilfe eines einzigen Wellenlängenträgers. Der orbitale Drehimpuls (OAM) ist eine physikalische Eigenschaft elektromagnetischer Wellen, bei der der Ausbreitungsweg durch die spiralförmige Phasenwellenfront bestimmt wird. Da diese Funktion zum Aufbau mehrerer separater Kanäle genutzt werden kann, kann drahtloses orbitales Drehimpulsmultiplexing (OAMM) die Übertragungsrate bei Hochpunktübertragungen (z. B. drahtlosem Backhaul oder Forward) effektiv erhöhen.