Comme nous le savons, la technologie WDM est utilisée depuis les années 1990 pour les liaisons par fibre optique longue distance, sur des centaines, voire des milliers de kilomètres. Dans la plupart des régions du pays, l'infrastructure fibre optique constitue l'actif le plus coûteux, tandis que le coût des composants des émetteurs-récepteurs est relativement faible.
Cependant, avec l'explosion des débits de données dans des réseaux tels que la 5G, la technologie WDM devient également de plus en plus importante dans les liaisons à courte distance, qui sont déployées dans des volumes beaucoup plus importants et sont donc plus sensibles au coût et à la taille des ensembles émetteurs-récepteurs.
Actuellement, ces réseaux reposent encore sur des milliers de fibres optiques monomodes transmises en parallèle via des canaux de multiplexage spatial, avec des débits de données relativement faibles, au plus de quelques centaines de Gbit/s (800G) par canal, avec un petit nombre d'applications possibles dans la classe T.
Cependant, dans un avenir proche, le concept de parallélisation spatiale commune atteindra bientôt ses limites d'évolutivité et devra être complété par une parallélisation spectrale des flux de données dans chaque fibre afin de soutenir de nouvelles augmentations de débit. Cela pourrait ouvrir un tout nouveau champ d'application pour la technologie WDM, où une évolutivité maximale en termes de nombre de canaux et de débit de données est cruciale.
Dans ce contexte,le générateur de peigne de fréquences optiques (FCG)Il joue un rôle essentiel en tant que source lumineuse compacte, fixe et multi-longueurs d'onde, capable de fournir un grand nombre de porteuses optiques bien définies. De plus, un avantage particulièrement important des peignes de fréquences optiques est que les lignes du peigne sont intrinsèquement équidistantes en fréquence, ce qui allège l'exigence de bandes de garde intercanaux et évite le contrôle de fréquence requis pour une seule ligne dans un schéma conventionnel utilisant un réseau de lasers DFB.
Il est important de noter que ces avantages s'appliquent non seulement aux émetteurs WDM, mais aussi à leurs récepteurs, où les réseaux d'oscillateurs locaux discrets (OL) peuvent être remplacés par un seul générateur de peigne. L'utilisation de générateurs de peigne d'OL facilite le traitement numérique du signal pour les canaux WDM, réduisant ainsi la complexité du récepteur et augmentant la tolérance au bruit de phase.
De plus, l'utilisation de signaux en peigne LO avec verrouillage de phase pour une réception cohérente parallèle permet même de reconstruire la forme d'onde temporelle de l'ensemble du signal WDM, compensant ainsi les dégradations causées par les non-linéarités optiques dans la fibre de transmission. Outre ces avantages conceptuels de la transmission de signaux en peigne, une taille réduite et une production de masse économique sont également essentielles pour les futurs émetteurs-récepteurs WDM.
Parmi les différents concepts de générateurs de signaux en peigne, les dispositifs à l'échelle de la puce présentent donc un intérêt particulier. 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 ouvrir la voie à des émetteurs-récepteurs WDM compacts et hautement performants, pouvant être fabriqués en grande quantité à faible coût, avec des capacités de transmission pouvant atteindre plusieurs dizaines de Tbit/s par fibre.
La figure suivante illustre le schéma d'un émetteur WDM utilisant un peigne de fréquences optique FCG comme source lumineuse multi-longueurs d'onde. Le signal en peigne FCG est d'abord séparé dans un démultiplexeur (DEMUX), puis entre dans un modulateur électro-optique EOM. Le signal est ensuite soumis à une modulation d'amplitude en quadrature QAM avancée pour une efficacité spectrale (SE) optimale.
À la sortie de l'émetteur, les canaux sont recombinés dans un multiplexeur (MUX) et les signaux WDM sont transmis sur fibre monomode. À la réception, le récepteur à multiplexage en longueur d'onde (WDM Rx) utilise l'oscillateur local LO du second FCG pour la détection cohérente multi-longueurs d'onde. Les canaux des signaux WDM d'entrée sont séparés par un démultiplexeur et transmis au réseau de récepteurs cohérents (Coh. Rx), où la fréquence de démultiplexage de l'oscillateur local LO sert de référence de phase pour chaque récepteur cohérent. Les performances de ces liaisons WDM dépendent évidemment en grande partie du générateur de signaux en peigne sous-jacent, notamment de la largeur de ligne optique et de la puissance optique par 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 obstacles techniques, à réduire les coûts et à améliorer la fiabilité, des applications à grande échelle dans la transmission optique pourront être réalisées.
Date de publication : 21 novembre 2024