مروری بر تکنیک‌های مالتی‌پلکس نوری و ترکیب آنها برای تراشه

تکنیک‌های مالتی‌پلکس نوری و ترکیب آنها برای سیستم‌های روی تراشه وارتباط فیبر نوری: یک بررسی

تکنیک‌های مالتی‌پلکس نوری یک موضوع تحقیقاتی فوری است و محققان در سراسر جهان تحقیقات عمیقی در این زمینه انجام می‌دهند. در طول سال‌ها، بسیاری از فناوری‌های مالتی‌پلکس مانند مالتی‌پلکس تقسیم طول موج (WDM)، مالتی‌پلکس تقسیم حالت (MDM)، مالتی‌پلکس تقسیم فضا (SDM)، مالتی‌پلکس قطبش (PDM) و مالتی‌پلکس تکانه زاویه‌ای مداری (OAMM) پیشنهاد شده‌اند. فناوری مالتی‌پلکس تقسیم طول موج (WDM) امکان انتقال همزمان دو یا چند سیگنال نوری با طول موج‌های مختلف را از طریق یک فیبر فراهم می‌کند و از ویژگی‌های کم اتلاف فیبر در یک محدوده طول موج بزرگ به طور کامل استفاده می‌کند. این نظریه ابتدا توسط دلانژ در سال ۱۹۷۰ مطرح شد و تا سال ۱۹۷۷ تحقیقات اساسی فناوری WDM آغاز نشد که بر کاربرد شبکه‌های ارتباطی متمرکز بود. از آن زمان، با توسعه مداومفیبر نوری, منبع نور, آشکارساز نوریو سایر زمینه‌ها، کاوش مردم در فناوری WDM نیز شتاب گرفته است. مزیت مالتی‌پلکس کردن قطبش (PDM) این است که می‌توان میزان انتقال سیگنال را چند برابر کرد، زیرا دو سیگنال مستقل را می‌توان در موقعیت قطبش متعامد یک پرتو نور توزیع کرد و دو کانال قطبش از هم جدا شده و به طور مستقل در انتهای گیرنده شناسایی می‌شوند.

با افزایش تقاضا برای نرخ داده بالاتر، آخرین درجه آزادی مالتی‌پلکسینگ، یعنی فضا، در طول دهه گذشته به شدت مورد مطالعه قرار گرفته است. در میان آنها، مالتی‌پلکسینگ تقسیم حالت (MDM) عمدتاً توسط فرستنده‌های N تولید می‌شود که توسط مالتی‌پلکسیر حالت فضایی تحقق می‌یابد. در نهایت، سیگنال پشتیبانی شده توسط حالت فضایی به فیبر حالت پایین منتقل می‌شود. در طول انتشار سیگنال، تمام حالت‌ها در طول موج یکسان به عنوان واحدی از سوپر کانال مالتی‌پلکسینگ تقسیم فضا (SDM) در نظر گرفته می‌شوند، یعنی آنها به طور همزمان تقویت، تضعیف و اضافه می‌شوند، بدون اینکه بتوانند به پردازش حالت جداگانه دست یابند. در MDM، کانتورهای فضایی مختلف (یعنی اشکال مختلف) یک الگو به کانال‌های مختلف اختصاص داده می‌شوند. به عنوان مثال، یک کانال از طریق پرتو لیزری که به شکل مثلث، مربع یا دایره است ارسال می‌شود. اشکال مورد استفاده توسط MDM در کاربردهای دنیای واقعی پیچیده‌تر هستند و ویژگی‌های ریاضی و فیزیکی منحصر به فردی دارند. این فناوری مسلماً انقلابی‌ترین پیشرفت در انتقال داده‌های فیبر نوری از دهه 1980 است. فناوری MDM یک استراتژی جدید برای پیاده‌سازی کانال‌های بیشتر و افزایش ظرفیت لینک با استفاده از یک حامل طول موج واحد ارائه می‌دهد. تکانه زاویه‌ای مداری (OAM) یک ویژگی فیزیکی امواج الکترومغناطیسی است که در آن مسیر انتشار توسط جبهه موج فاز مارپیچی تعیین می‌شود. از آنجایی که این ویژگی می‌تواند برای ایجاد چندین کانال جداگانه مورد استفاده قرار گیرد، مالتی‌پلکس کردن تکانه زاویه‌ای مداری بی‌سیم (OAMM) می‌تواند به طور مؤثر نرخ انتقال را در انتقال‌های با سرعت بالا (مانند بک‌هال یا فوروارد بی‌سیم) افزایش دهد.