Tecniche di multiplexing ottico e il loro matrimonio per on-chip: una revisione

Tecniche di multiplexing ottico e il loro matrimonio per on-chip ecomunicazione in fibra ottica: una recensione

Le tecniche di multiplexing ottico rappresentano un tema di ricerca urgente e studiosi di tutto il mondo stanno conducendo ricerche approfondite in questo campo. Nel corso degli anni, sono state proposte numerose tecnologie multiplexing come il multiplexing a divisione di lunghezza d'onda (WDM), il multiplexing a divisione di modalità (MDM), il multiplexing a divisione di spazio (SDM), il multiplexing a polarizzazione (PDM) e il multiplexing orbitale a momento angolare (OAMM). La tecnologia del multiplexing a divisione di lunghezza d'onda (WDM) consente la trasmissione simultanea di due o più segnali ottici di diverse lunghezze d'onda attraverso una singola fibra, sfruttando appieno le caratteristiche di bassa perdita della fibra in un ampio intervallo di lunghezze d'onda. La teoria fu proposta per la prima volta da Delange nel 1970 e solo nel 1977 iniziò la ricerca di base sulla tecnologia WDM, concentrandosi sull'applicazione alle reti di comunicazione. Da allora, con il continuo sviluppo difibra ottica, fonte di luce, fotodiodoe in altri campi, anche l'esplorazione della tecnologia WDM ha subito un'accelerazione. Il vantaggio del multiplexing di polarizzazione (PDM) è che la quantità di segnale trasmessa può essere moltiplicata, poiché due segnali indipendenti possono essere distribuiti nella posizione di polarizzazione ortogonale dello stesso fascio di luce, e i due canali di polarizzazione sono separati e identificati in modo indipendente all'estremità ricevente.

Con la continua crescita della domanda di velocità di trasmissione dati più elevate, l'ultimo grado di libertà del multiplexing, lo spazio, è stato intensamente studiato nell'ultimo decennio. Tra questi, il multiplexing a divisione di modalità (MDM), generato principalmente da N trasmettitori, è realizzato da un multiplexer di modalità spaziale. Infine, il segnale supportato dalla modalità spaziale viene trasmesso alla fibra a bassa modalità. Durante la propagazione del segnale, tutte le modalità sulla stessa lunghezza d'onda vengono trattate come un'unità del supercanale del multiplexing a divisione di spazio (SDM), ovvero vengono amplificate, attenuate e sommate simultaneamente, senza poter ottenere un'elaborazione separata delle modalità. Nell'MDM, diversi contorni spaziali (ovvero forme diverse) di un pattern vengono assegnati a canali diversi. Ad esempio, un canale viene trasmesso tramite un raggio laser a forma di triangolo, quadrato o cerchio. Le forme utilizzate dall'MDM nelle applicazioni reali sono più complesse e presentano caratteristiche matematiche e fisiche uniche. Questa tecnologia è probabilmente la svolta più rivoluzionaria nella trasmissione dati in fibra ottica dagli anni '80. La tecnologia MDM offre una nuova strategia per implementare più canali e aumentare la capacità di collegamento utilizzando una singola portante di lunghezza d'onda. Il momento angolare orbitale (OAM) è una caratteristica fisica delle onde elettromagnetiche in cui il percorso di propagazione è determinato dalla fase elicoidale del fronte d'onda. Poiché questa caratteristica può essere utilizzata per stabilire più canali separati, il multiplexing del momento angolare orbitale wireless (OAMM) può aumentare efficacemente la velocità di trasmissione nelle trasmissioni high-to-point (come il backhaul o il forward wireless).