ઓપ્ટિકલ ફ્રીક્વન્સી કોમ્બ્સ અને ઓપ્ટિકલ ટ્રાન્સમિશન?

જેમ આપણે જાણીએ છીએ, 1990 ના દાયકાથી, WDM WDM ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ સેંકડો અથવા તો હજારો કિલોમીટરના લાંબા અંતરના ફાઇબર-ઓપ્ટિક લિંક્સ માટે કરવામાં આવે છે. દેશના મોટાભાગના પ્રદેશો માટે, ફાઇબર ઇન્ફ્રાસ્ટ્રક્ચર તેની સૌથી મોંઘી સંપત્તિ છે, જ્યારે ટ્રાન્સસીવર ઘટકોની કિંમત પ્રમાણમાં ઓછી છે.
જોકે, 5G જેવા નેટવર્ક્સમાં ડેટા રેટના વિસ્ફોટ સાથે, ટૂંકા અંતરની લિંક્સમાં પણ WDM ટેકનોલોજી વધુને વધુ મહત્વપૂર્ણ બની રહી છે, જે ઘણા મોટા વોલ્યુમમાં ઉપયોગમાં લેવાય છે અને તેથી ટ્રાન્સસીવર એસેમ્બલીની કિંમત અને કદ પ્રત્યે વધુ સંવેદનશીલ છે.

હાલમાં, આ નેટવર્ક્સ હજુ પણ સ્પેસ ડિવિઝન મલ્ટિપ્લેક્સિંગની ચેનલો દ્વારા સમાંતર રીતે પ્રસારિત થતા હજારો સિંગલ-મોડ ઓપ્ટિકલ ફાઇબર પર આધાર રાખે છે, જેમાં પ્રતિ ચેનલ મહત્તમ થોડા સો Gbit/s (800G) ના પ્રમાણમાં ઓછા ડેટા દર છે, અને T-ક્લાસમાં શક્ય એપ્લિકેશનોની સંખ્યા ઓછી છે.

જોકે, નજીકના ભવિષ્યમાં, સામાન્ય અવકાશી સમાંતરકરણનો ખ્યાલ ટૂંક સમયમાં તેની માપનીયતાની મર્યાદા સુધી પહોંચશે, અને ડેટા દરમાં વધુ વધારો ટકાવી રાખવા માટે દરેક ફાઇબરમાં ડેટા સ્ટ્રીમ્સના સ્પેક્ટ્રલ સમાંતરકરણ દ્વારા પૂરક બનવું પડશે. આ WDM ટેકનોલોજી માટે એક સંપૂર્ણ નવી એપ્લિકેશન જગ્યા ખોલી શકે છે, જેમાં ચેનલોની સંખ્યા અને ડેટા દરના સંદર્ભમાં મહત્તમ માપનીયતા મહત્વપૂર્ણ છે.

આ સંદર્ભમાં,ઓપ્ટિકલ ફ્રીક્વન્સી કોમ્બ જનરેટર (FCG)કોમ્પેક્ટ, ફિક્સ્ડ, બહુ-તરંગલંબાઇ પ્રકાશ સ્ત્રોત તરીકે મુખ્ય ભૂમિકા ભજવે છે જે મોટી સંખ્યામાં સારી રીતે વ્યાખ્યાયિત ઓપ્ટિકલ કેરિયર્સ પ્રદાન કરી શકે છે. વધુમાં, ઓપ્ટિકલ ફ્રીક્વન્સી કોમ્બ્સનો એક ખાસ મહત્વનો ફાયદો એ છે કે કોમ્બ લાઇન્સ ફ્રીક્વન્સીમાં આંતરિક રીતે સમાન અંતરે હોય છે, આમ ઇન્ટર-ચેનલ ગાર્ડ બેન્ડ્સ માટેની જરૂરિયાતને હળવી કરે છે અને DFB લેસરોની શ્રેણીનો ઉપયોગ કરીને પરંપરાગત યોજનામાં એક લાઇન માટે જરૂરી ફ્રીક્વન્સી નિયંત્રણને ટાળે છે.

એ નોંધવું મહત્વપૂર્ણ છે કે આ ફાયદા ફક્ત WDM ટ્રાન્સમીટર પર જ નહીં પરંતુ તેમના રીસીવરો પર પણ લાગુ પડે છે, જ્યાં ડિસ્ક્રીટ લોકલ ઓસિલેટર (LO) એરેને સિંગલ કોમ્બ જનરેટર દ્વારા બદલી શકાય છે. LO કોમ્બ જનરેટરનો ઉપયોગ WDM ચેનલો માટે ડિજિટલ સિગ્નલ પ્રોસેસિંગને વધુ સરળ બનાવે છે, જેનાથી રીસીવર જટિલતા ઓછી થાય છે અને ફેઝ નોઈઝ ટોલરન્સ વધે છે.

વધુમાં, સમાંતર સુસંગત સ્વાગત માટે ફેઝ-લોકિંગ સાથે LO કોમ્બ સિગ્નલોનો ઉપયોગ સમગ્ર WDM સિગ્નલના સમય-ડોમેન વેવફોર્મનું પુનર્નિર્માણ કરવાનું પણ શક્ય બનાવે છે, આમ ટ્રાન્સમિશન ફાઇબરમાં ઓપ્ટિકલ નોનલાઇનિયરિટીઝને કારણે થતી ક્ષતિઓને વળતર આપે છે. કોમ્બ-આધારિત સિગ્નલ ટ્રાન્સમિશનના આ વૈચારિક ફાયદાઓ ઉપરાંત, ભવિષ્યના WDM ટ્રાન્સસીવર્સ માટે નાનું કદ અને ખર્ચ-અસરકારક માસ ઉત્પાદન પણ ચાવીરૂપ છે.
તેથી, વિવિધ કોમ્બ સિગ્નલ જનરેટર ખ્યાલોમાં, ચિપ-સ્કેલ ઉપકરણો ખાસ રસ ધરાવે છે. જ્યારે ડેટા સિગ્નલ મોડ્યુલેશન, મલ્ટિપ્લેક્સિંગ, રૂટીંગ અને રિસેપ્શન માટે અત્યંત સ્કેલેબલ ફોટોનિક ઇન્ટિગ્રેટેડ સર્કિટ સાથે જોડવામાં આવે છે, ત્યારે આવા ઉપકરણો કોમ્પેક્ટ, અત્યંત કાર્યક્ષમ WDM ટ્રાન્સસીવર્સ માટે ચાવી ધરાવે છે જે ઓછી કિંમતે મોટી માત્રામાં બનાવી શકાય છે, જેમાં પ્રતિ ફાઇબર દસ Tbit/s સુધીની ટ્રાન્સમિશન ક્ષમતા હોય છે.

નીચે આપેલ આકૃતિ WDM ટ્રાન્સમીટરની યોજના દર્શાવે છે જે ઓપ્ટિકલ ફ્રીક્વન્સી કોમ્બ FCG ને મલ્ટી-વેવલન્થ પ્રકાશ સ્ત્રોત તરીકે ઉપયોગ કરે છે. FCG કોમ્બ સિગ્નલને પહેલા ડિમલ્ટિપ્લેક્સર (DEMUX) માં અલગ કરવામાં આવે છે અને પછી EOM ઇલેક્ટ્રો-ઓપ્ટિકલ મોડ્યુલેટરમાં પ્રવેશ કરે છે. આ સિગ્નલ દ્વારા શ્રેષ્ઠ સ્પેક્ટ્રલ કાર્યક્ષમતા (SE) માટે અદ્યતન QAM ક્વાડ્રેચર એમ્પ્લીટ્યુડ મોડ્યુલેશનને આધિન કરવામાં આવે છે.

ટ્રાન્સમીટર બહાર નીકળતી વખતે, ચેનલોને મલ્ટિપ્લેક્સર (MUX) માં ફરીથી જોડવામાં આવે છે અને WDM સિગ્નલો સિંગલ મોડ ફાઇબર પર ટ્રાન્સમિટ થાય છે. રીસીવિંગ એન્ડ પર, વેવલેન્થ ડિવિઝન મલ્ટિપ્લેક્સિંગ રીસીવર (WDM Rx), મલ્ટિવેવલેન્થ કોહેરન્ટ ડિટેક્શન માટે 2જી FCG ના LO લોકલ ઓસિલેટરનો ઉપયોગ કરે છે. ઇનપુટ WDM સિગ્નલોની ચેનલોને ડિમલ્ટિપ્લેક્સર દ્વારા અલગ કરવામાં આવે છે અને કોહેરન્ટ રીસીવર એરે (Coh. Rx) ને આપવામાં આવે છે. જ્યાં દરેક કોહેરન્ટ રીસીવર માટે ફેઝ રેફરન્સ તરીકે સ્થાનિક ઓસિલેટર LO ની ડિમલ્ટિપ્લેક્સિંગ ફ્રીક્વન્સીનો ઉપયોગ થાય છે. આવા WDM લિંક્સનું પ્રદર્શન દેખીતી રીતે મોટાભાગે અંતર્ગત કોમ્બ સિગ્નલ જનરેટર પર આધાર રાખે છે, ખાસ કરીને ઓપ્ટિકલ લાઇન પહોળાઈ અને કોમ્બ લાઇન દીઠ ઓપ્ટિકલ પાવર.

અલબત્ત, ઓપ્ટિકલ ફ્રીક્વન્સી કોમ્બ ટેકનોલોજી હજુ વિકાસના તબક્કામાં છે, અને તેના ઉપયોગના દૃશ્યો અને બજારનું કદ પ્રમાણમાં નાનું છે. જો તે તકનીકી અવરોધોને દૂર કરી શકે છે, ખર્ચ ઘટાડી શકે છે અને વિશ્વસનીયતામાં સુધારો કરી શકે છે, તો ઓપ્ટિકલ ટ્રાન્સમિશનમાં સ્કેલ-લેવલ એપ્લિકેશનો પ્રાપ્ત કરવાનું શક્ય બનશે.