Comme nous le savons, depuis les années 1990, la technologie WDM est utilisée pour les liaisons fibre optique longue distance de centaines, voire de milliers de kilomètres. Dans la plupart des régions du pays, l'infrastructure fibre optique représente l'actif le plus coûteux, tandis que le coût des composants émetteurs-récepteurs est relativement faible.
Cependant, avec l'explosion des débits de données dans les réseaux tels que la 5G, la technologie WDM devient également de plus en plus importante dans les liaisons courte distance, qui sont déployées en bien plus grand nombre et sont donc plus sensibles au coût et à la taille des 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 d'au maximum quelques centaines de Gbit/s (800G) par canal, avec un petit nombre d'applications possibles dans la classe T.
Toutefois, dans un avenir proche, le concept de parallélisation spatiale classique atteindra rapidement ses limites d'évolutivité et devra être complété par une parallélisation spectrale des flux de données dans chaque fibre afin de supporter de nouvelles augmentations de débit. Ceci pourrait ouvrir un tout nouveau champ d'applications pour la technologie WDM, où une évolutivité maximale en termes de nombre de canaux et de débit est cruciale.
Dans ce contexte,le générateur de peigne de fréquences optiques (FCG)Le peigne de fréquences optiques 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 de ce type de peigne réside dans l'équidistance intrinsèque des fréquences de ses raies, ce qui permet de s'affranchir des bandes de garde inter-canaux et d'éviter le contrôle de fréquence nécessaire pour une raie unique dans un système 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 (OL) discrets peuvent être remplacés par un générateur de peigne unique. L'utilisation de générateurs de peigne d'OL simplifie 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 à peigne de fréquences d'oscillateur local (LO) avec verrouillage de phase pour la réception cohérente parallèle permet même de reconstruire la forme d'onde temporelle de l'intégralité du signal WDM, compensant ainsi les imperfections dues aux non-linéarités optiques de la fibre de transmission. Outre ces avantages conceptuels de la transmission de signaux à peigne de fréquences, la miniaturisation et la production en série économique sont également des atouts majeurs pour les futurs émetteurs-récepteurs WDM.
Par conséquent, parmi les différents concepts de générateurs de signaux à peigne, les dispositifs à l'échelle de la puce présentent 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 constituer la clé de la réalisation d'émetteurs-récepteurs WDM compacts et très efficaces, pouvant être fabriqués en grande série à faible coût, avec des capacités de transmission atteignant plusieurs dizaines de Tbit/s par fibre.
La figure suivante illustre le schéma d'un émetteur WDM utilisant un peigne de fréquences optiques FCG comme source lumineuse multi-longueurs d'onde. Le signal du peigne FCG est d'abord démultiplexé (DEMUX), puis injecté dans un modulateur électro-optique (EOM). Le signal est ensuite soumis à une modulation d'amplitude en quadrature (QAM) avancée pour une efficacité spectrale 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 WDM utilise l'oscillateur local (LO) du générateur de peigne de fréquences (FCG) de deuxième génération pour la détection cohérente multi-longueurs d'onde. Les canaux des signaux WDM d'entrée sont séparés par un démultiplexeur et acheminés vers le réseau de récepteurs cohérents (Coh. Rx), où la fréquence de démultiplexage de l'oscillateur local sert de référence de phase pour chaque récepteur cohérent. Les performances de ces liaisons WDM dépendent fortement du générateur de peigne de fréquences sous-jacent, notamment de la largeur de raie optique et de la puissance optique par raie.
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 techniques, à réduire les coûts et à améliorer la fiabilité, il sera alors possible de réaliser des applications à grande échelle dans le domaine de la transmission optique.
Date de publication : 21 novembre 2024