טכניקות ריבוי אופטי ונישואין על-שבב: סקירה

טכניקות ריבוי אופטי והנישואין שלהן עבור על-שבב ותקשורת סיבים אופטיים: ביקורת

טכניקות ריבוי אופטי הן נושא מחקר דחוף, וחוקרים בכל העולם עורכים מחקר מעמיק בתחום זה. במהלך השנים הוצעו טכנולוגיות ריבוי רבות כגון ריבוי חלוקת אורך גל (WDM), ריבוי חלוקת מצבים (MDM), ריבוי חלוקת חלל (SDM), ריבוי קיטוב (PDM) וריבוי מומנטום זוויתי מסלולי (OAMM). טכנולוגיית ריבוי חלוקת אורך גל (WDM) מאפשרת להעביר שני אותות או יותר באורכי גל שונים בו-זמנית דרך סיב בודד, תוך ניצול מלא של מאפייני האובדן הנמוכים של הסיב בטווח אורכי גל גדול. התיאוריה הוצעה לראשונה על ידי דלאנג' ב-1970, ורק ב-1977 החל המחקר הבסיסי של טכנולוגיית WDM, שהתמקד ביישום רשתות תקשורת. מאז, עם הפיתוח המתמשך שלסיב אופטי, מקור אור, גלאי צילוםובתחומים אחרים, גם חקר הטכנולוגיה של WDM של אנשים הואץ. היתרון של ריבוי קיטוב (PDM) הוא שניתן להכפיל את כמות העברת האות, מכיוון שניתן להפיץ שני אותות בלתי תלויים במיקום הקיטוב האורתוגונלי של אותה אלומת אור, ושני ערוצי הקיטוב מופרדים ומזוהים באופן עצמאי ב- קצה מקבל.

ככל שהדרישה לקצבי נתונים גבוהים יותר ממשיכה לגדול, דרגת החופש האחרונה של ריבוי, החלל, נחקרה באינטנסיביות במהלך העשור האחרון. ביניהם, ריבוי חלוקת המצבים (MDM) נוצר בעיקר על ידי N משדרים, שמתממש על ידי מרבבי מצבים מרחביים. לבסוף, האות הנתמך על ידי המצב המרחבי מועבר לסיב במצב נמוך. במהלך התפשטות האותות, מתייחסים לכל המצבים באותו אורך גל כיחידה של ערוץ העל של חלוקת החלל (SDM), כלומר הם מוגברים, מוחלשים ומתווספים בו-זמנית, מבלי שניתן יהיה להשיג עיבוד מצב נפרד. ב-MDM, קווי מתאר מרחביים שונים (כלומר צורות שונות) של תבנית מוקצים לערוצים שונים. לדוגמה, תעלה נשלחת על פני קרן לייזר שצורתה משולש, ריבוע או עיגול. הצורות בהן משתמש MDM ביישומים בעולם האמיתי מורכבות יותר ובעלות מאפיינים מתמטיים ופיזיים ייחודיים. טכנולוגיה זו היא ללא ספק פריצת הדרך המהפכנית ביותר בהעברת נתונים בסיבים אופטיים מאז שנות ה-80. טכנולוגיית MDM מספקת אסטרטגיה חדשה ליישום ערוצים נוספים והגדלת קיבולת הקישור באמצעות נושא אורך גל יחיד. תנע זוויתי מסלולי (OAM) הוא מאפיין פיזיקאלי של גלים אלקטרומגנטיים שבהם נתיב ההתפשטות נקבע על ידי חזית הגל של הפאזה הסלילית. מכיוון שניתן להשתמש בתכונה זו ליצירת ערוצים נפרדים מרובים, ריבוי מומנטום זוויתי מסלולי אלחוטי (OAMM) יכול להגביר ביעילות את קצב השידור בשידורים גבוהים לנקודה (כגון העברת תנע אלחוטי או קדימה).