Nous savons que depuis les années 1990, la technologie de multiplexage par répartition en longueur d'onde WDM est utilisée pour les liaisons par fibre optique longue distance couvrant des centaines, voire des milliers de kilomètres. Pour la plupart des pays et des régions, l'infrastructure de fibre optique représente l'actif le plus coûteux, tandis que le coût des composants des émetteurs-récepteurs est relativement faible.
Cependant, avec la croissance explosive des débits de transmission de données réseau tels que la 5G, la technologie WDM est devenue de plus en plus importante dans les liaisons à courte distance, et le volume de déploiement des liaisons courtes est beaucoup plus important, ce qui rend le coût et la taille des composants de l'émetteur-récepteur plus sensibles.
À l'heure actuelle, ces réseaux reposent encore sur des milliers de fibres optiques monomodes pour la transmission parallèle via des canaux de multiplexage spatial, et le débit de données de chaque canal est relativement faible, au plus de quelques centaines de Gbit/s (800G). Le niveau T pourrait avoir des applications limitées.
Mais dans un avenir proche, le concept de parallélisation spatiale ordinaire atteindra bientôt ses limites d'évolutivité et devra être complété par une parallélisation spectrale des flux de données dans chaque fibre pour maintenir de nouvelles améliorations des débits. Cela pourrait ouvrir un tout nouveau champ d'application pour la technologie de multiplexage par répartition en longueur d'onde, où l'évolutivité maximale du nombre de canaux et du débit de données est cruciale.
Dans ce cas, le générateur de peigne de fréquences (FCG), en tant que source lumineuse multi-longueurs d'onde compacte et fixe, peut fournir un grand nombre de porteuses optiques bien définies, jouant ainsi un rôle crucial. De plus, un avantage particulièrement important du peigne de fréquences optiques est que les lignes du peigne sont essentiellement équidistantes en fréquence, ce qui permet d'assouplir les exigences relatives aux bandes de garde intercanaux et d'éviter le contrôle de fréquence requis pour les lignes individuelles dans les schémas traditionnels utilisant des réseaux laser DFB.
Il convient de noter que ces avantages s'appliquent non seulement à l'émetteur à multiplexage en longueur d'onde, mais aussi à son récepteur, où le réseau d'oscillateurs locaux discrets (OL) peut être remplacé par un seul générateur de peigne. L'utilisation de générateurs de peigne d'OL facilite le traitement numérique du signal dans les canaux à multiplexage en longueur d'onde, réduisant ainsi la complexité du récepteur et améliorant la tolérance au bruit de phase.
De plus, l'utilisation de signaux en peigne LO avec fonction de verrouillage de phase pour une réception cohérente parallèle permet de reconstruire la forme d'onde temporelle de l'ensemble du signal de multiplexage en longueur d'onde, compensant ainsi les dommages causés par la non-linéarité optique de la fibre de transmission. Outre les avantages conceptuels liés à la transmission de signaux en peigne, une taille réduite et une production à grande échelle économiquement rentable sont également des facteurs clés pour les futurs émetteurs-récepteurs à multiplexage en longueur d'onde.
Parmi les différents concepts de générateurs de signaux en peigne, les dispositifs au niveau de la puce sont particulièrement remarquables. Associés à des circuits intégrés photoniques hautement évolutifs pour la modulation, le multiplexage, le routage et la réception des signaux de données, ces dispositifs pourraient devenir la clé de voûte d'émetteurs-récepteurs à multiplexage en longueur d'onde compacts et efficaces, pouvant être fabriqués en grande quantité à faible coût, avec une capacité de transmission de plusieurs dizaines de Tbit/s par fibre.
À la sortie de l'émetteur, chaque canal est recombiné via un multiplexeur (MUX), et le signal de multiplexage en longueur d'onde est transmis via une fibre monomode. À la réception, le récepteur à multiplexage en longueur d'onde (WDM Rx) utilise l'oscillateur local de l'oscillateur local du second FCG pour la détection des interférences multi-longueurs d'onde. Le canal du signal de multiplexage en longueur d'onde d'entrée est séparé par un démultiplexeur, puis envoyé à un réseau de récepteurs cohérents (Coh. Rx). La fréquence de démultiplexage de l'oscillateur local de l'oscillateur local sert de référence de phase pour chaque récepteur cohérent. Les performances de cette liaison à multiplexage en longueur d'onde dépendent largement du générateur de signaux en peigne de base, notamment de la largeur de la lumière et de la puissance optique de chaque ligne en peigne.
Bien entendu, la technologie des peignes de fréquences optiques est encore en phase de développement, et ses applications et sa taille de marché sont relativement limitées. Si elle parvient à surmonter les goulots d'étranglement technologiques, à réduire les coûts et à améliorer la fiabilité, elle pourrait atteindre des applications à grande échelle dans la transmission optique.
Date de publication : 19 décembre 2024