טכניקות ריבוב אופטי ושילובן עבור שבב על גבי שבב: סקירה

טכניקות ריבוב אופטי והשילוב ביניהן עבור שבב ו-תקשורת סיבים אופטייםסקירה

טכניקות ריבוב אופטי הן נושא מחקר דחוף, וחוקרים בכל רחבי העולם עורכים מחקר מעמיק בתחום זה. במהלך השנים הוצעו טכנולוגיות ריבוב רבות כגון ריבוב חלוקת אורכי גל (WDM), ריבוב חלוקת מצבים (MDM), ריבוב חלוקת חלל (SDM), ריבוב קיטוב (PDM) וריבוב תנע זוויתי מסלולי (OAMM). טכנולוגיית ריבוב חלוקת אורכי גל (WDM) מאפשרת להעביר בו זמנית שני אותות אופטיים או יותר באורכי גל שונים דרך סיב יחיד, תוך ניצול מלא של מאפייני ההפסדים הנמוכים של הסיב בטווח אורכי גל גדול. התיאוריה הוצעה לראשונה על ידי דלאנג' בשנת 1970, ורק בשנת 1977 החל המחקר הבסיסי של טכנולוגיית WDM, שהתמקד ביישום רשתות תקשורת. מאז, עם הפיתוח המתמשך של...סיב אופטי, מקור אור, גלאי אורובתחומים אחרים, גם חקר טכנולוגיית WDM בקרב אנשים הואץ. היתרון של ריבוב קיטוב (PDM) הוא שניתן להכפיל את כמות שידור האות, מכיוון שניתן לפזר שני אותות עצמאיים במיקום הקיטוב האורתוגונלי של אותה קרן אור, ושני ערוצי הקיטוב מופרדים ומזוהים באופן עצמאי בקצה המקבל.

ככל שהביקוש לקצבי נתונים גבוהים יותר ממשיך לגדול, דרגת החופש האחרונה של ריבוב, מרחב, נחקרה באופן אינטנסיבי בעשור האחרון. ביניהן, ריבוב חלוקת מצבים (MDM) נוצר בעיקר על ידי N משדרים, אשר ממומשים על ידי מרבב מצבים מרחביים. לבסוף, האות הנתמך על ידי המצב המרחבי מועבר לסיב במצב נמוך. במהלך התפשטות האות, כל המצבים באותו אורך גל מטופלים כיחידה של ערוץ העל של ריבוב חלוקת החלל (SDM), כלומר הם מוגברים, מוחלשים ומתווספים בו זמנית, מבלי שניתן להשיג עיבוד מצבים נפרד. ב-MDM, קווי מתאר מרחביים שונים (כלומר, צורות שונות) של תבנית מוקצים לערוצים שונים. לדוגמה, ערוץ נשלח דרך קרן לייזר שצורתה משולש, ריבוע או עיגול. הצורות בהן משתמש MDM ביישומים בעולם האמיתי הן מורכבות יותר ובעלות מאפיינים מתמטיים ופיזיקליים ייחודיים. טכנולוגיה זו היא כנראה פריצת הדרך המהפכנית ביותר בהעברת נתונים של סיבים אופטיים מאז שנות ה-80. טכנולוגיית MDM מספקת אסטרטגיה חדשה ליישום ערוצים רבים יותר ולהגדלת קיבולת הקישור באמצעות נושא גל יחיד. תנע זוויתי מסלולי (OAM) הוא מאפיין פיזיקלי של גלים אלקטרומגנטיים שבהם נתיב ההתפשטות נקבע על ידי חזית הגל הסלילית. מכיוון שניתן להשתמש בתכונה זו כדי ליצור מספר ערוצים נפרדים, ריבוב תנע זוויתי מסלולי אלחוטי (OAMM) יכול להגדיל ביעילות את קצב השידור בשידורים מנקודה גבוהה לנקודה (כגון שידור אחורי אלחוטי או קדימה אלחוטית).