טכניקות ריבוי אופטיות ונישואיהן לשבב: סקירה

טכניקות ריבוי אופטיות ונישואיהן על שבב ותקשורת סיבים אופטיים: סקירה

טכניקות ריבוי אופטיות הן נושא מחקר דחוף, ומלומדים בכל העולם עורכים מחקר מעמיק בתחום זה. במהלך השנים הוצעו טכנולוגיות מולטיפלקס רבות כגון ריבוי חלוקת אורך גל (WDM), ריבוי חלוקת מצב (MDM), ריבוי חלוקת שטח (SDM), ריבוי קיטוב (PDM) ומיטב המומנטום הזוויתי (OAMM). טכנולוגיית ריבוי חלוקת אורך גל (WDM) מאפשרת להעביר שני אותות אופטיים או יותר של אורכי גל שונים בו זמנית באמצעות סיב בודד, מה שעושה שימוש מלא במאפייני האובדן הנמוך של הסיב בטווח אורך גל גדול. התיאוריה הוצעה לראשונה על ידי DeLange בשנת 1970, ורק בשנת 1977 החל המחקר הבסיסי של טכנולוגיית WDM, שהתמקד ביישום רשתות תקשורת. מאז, עם ההתפתחות הרציפה שלסיבים אופטיים, מקור אור, גלאי פוטוותחומים אחרים, חקר האנשים של טכנולוגיית WDM האיצה אף היא. היתרון של ריבוי הקיטוב (PDM) הוא שניתן להכפיל את כמות העברת האות, מכיוון שניתן לחלק שני אותות עצמאיים במיקום הקיטוב האורתוגונאלי של אותה קרן אור, ושני תעלות הקיטוב מופרדים ומזוהים באופן עצמאי בסוף.

ככל שהביקוש לשיעורי נתונים גבוהים יותר ממשיך לצמוח, התואר האחרון של חופש ריבוי מרחב, מרחב, נחקר באינטנסיביות בעשור האחרון. ביניהם, ריבוי חלוקת המצב (MDM) נוצר בעיקר על ידי משדרים N, שמומש על ידי מרבב המצב המרחבי. לבסוף, האות הנתמך על ידי המצב המרחבי מועבר לסיב המצב הנמוך. במהלך התפשטות האות, כל המצבים באותו אורך גל מתייחסים כאל יחידה של ערוץ העל של חלוקת החלל (SDM), כלומר הם מוגברים, מוחלשים ומתווספים בו זמנית, מבלי שיוכלו להשיג עיבוד מצב נפרד. ב- MDM, קווי מתאר מרחביים שונים (כלומר, צורות שונות) של תבנית מוקצים לערוצים שונים. לדוגמה, ערוץ נשלח מעל קרן לייזר המעוצבת כמו משולש, ריבוע או מעגל. הצורות המשמשות MDM ביישומים בעולם האמיתי מורכבים יותר ובעלי מאפיינים מתמטיים ופיזיים ייחודיים. טכנולוגיה זו היא ללא ספק הפריצה המהפכנית ביותר בהעברת נתונים סיבים אופטיים מאז שנות השמונים. MDM Technology מספקת אסטרטגיה חדשה ליישום ערוצים נוספים ולהגדלת קיבולת הקישור באמצעות מנשא באורך גל יחיד. תנופה זוויתית מסלולית (OAM) היא מאפיין פיזי של גלים אלקטרומגנטיים שבהם נתיב ההתפשטות נקבע על ידי חזית הגל שלב הסליל. מכיוון שניתן להשתמש בתכונה זו להקמת ערוצים נפרדים מרובים, ריבוי המומנטום הזוויתי של האורביטל האלחוטי (OAMM) יכול להגדיל ביעילות את קצב ההולכה בהעברות גבוהות לנקודה (כגון שיפוץ אלחוטי או קדימה).