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. Dans la plupart des pays et régions, l'infrastructure de fibre optique représente leur investissement le plus important, 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 émetteurs-récepteurs plus sensibles.
Actuellement, 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 maximum quelques centaines de Gbit/s (800G). Le niveau T pourrait avoir des applications limitées.
Cependant, dans un avenir proche, le concept de parallélisation spatiale classique atteindra bientôt ses limites et devra être complété par une parallélisation spectrale des flux de données dans chaque fibre afin de maintenir les gains de débit. Ceci pourrait ouvrir un tout nouveau champ d'applications pour la technologie de multiplexage par répartition en longueur d'onde (WDM), où l'évolutivité maximale du nombre de canaux et du débit est cruciale.
Dans ce cas, le générateur de peigne de fréquences (GPF), 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 réside dans l'équidistance des fréquences de ses raies, ce qui permet de réduire les exigences relatives aux bandes de garde inter-canaux et d'éviter le contrôle de fréquence requis pour les raies individuelles dans les systèmes traditionnels utilisant des réseaux de lasers DFB.
Il convient de noter que ces avantages s'appliquent non seulement à l'émetteur du multiplexage par répartition en longueur d'onde, mais aussi à son récepteur, où le réseau d'oscillateurs locaux (OL) discrets peut être remplacé par un générateur de peigne unique. L'utilisation de générateurs de peigne d'OL peut simplifier le traitement numérique du signal dans les canaux de multiplexage par répartition 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 d'oscillateurs locaux à verrouillage de phase pour la réception cohérente parallèle permet même de reconstruire la forme d'onde temporelle de l'intégralité du signal multiplexé 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, la miniaturisation et la production à grande échelle économique sont également des facteurs clés pour les futurs émetteurs-récepteurs multiplexés en longueur d'onde.
Par conséquent, parmi les différents concepts de générateurs de signaux en peigne, les dispositifs sur 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 la réalisation d'émetteurs-récepteurs à multiplexage par répartition en longueur d'onde (WDM) compacts et efficaces, pouvant être fabriqués en grande série 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 par un multiplexeur (MUX), et le signal multiplexé en longueur d'onde (WDM) est transmis par fibre monomode. À la réception, le récepteur WDM utilise l'oscillateur local (LO) du générateur de peigne de fréquences (FCG) pour la détection des interférences multi-longueurs d'onde. Les canaux du signal WDM d'entrée sont séparés par un démultiplexeur, puis envoyés à un réseau de récepteurs cohérents (Coh. Rx). La fréquence de démultiplexage de l'oscillateur local sert de référence de phase pour chaque récepteur cohérent. Les performances de cette liaison WDM dépendent fortement du générateur de peigne de fréquences, et plus particulièrement de la largeur spectrale et de la puissance optique de chaque raie du peigne.
Bien entendu, la technologie des peignes de fréquences optiques est encore en développement, et ses applications et son marché restent relativement restreints. Si elle parvient à surmonter les obstacles technologiques, à réduire les coûts et à améliorer la fiabilité, elle pourrait connaître un déploiement à grande échelle dans le domaine de la transmission optique.
Date de publication : 19 décembre 2024