Tecniche di multiplexing ottico e la loro integrazione per applicazioni su chip: una rassegna

Tecniche di multiplexing ottico e il loro connubio per applicazioni su chip ecomunicazione in fibra ottica: una recensione

Le tecniche di multiplexing ottico sono un argomento di ricerca urgente e studiosi di tutto il mondo stanno conducendo ricerche approfondite in questo campo. Nel corso degli anni, sono state proposte molte tecnologie di multiplexing come il multiplexing a divisione di lunghezza d'onda (WDM), il multiplexing a divisione di modo (MDM), il multiplexing a divisione spaziale (SDM), il multiplexing a polarizzazione (PDM) e il multiplexing a momento angolare orbitale (OAMM). La tecnologia di 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, focalizzata sull'applicazione alle reti di comunicazione. Da allora, con il continuo sviluppo difibra ottica, fonte luminosa, fotorivelatoree in altri campi, anche l'esplorazione della tecnologia WDM ha subito un'accelerazione. Il vantaggio della multiplazione di polarizzazione (PDM) è che la quantità di segnale trasmesso può essere moltiplicata, perché due segnali indipendenti possono essere distribuiti nella posizione di polarizzazione ortogonale dello stesso fascio di luce, e i due canali di polarizzazione vengono separati e identificati indipendentemente all'estremità ricevente.

Con la crescente domanda di velocità di trasmissione dati sempre più elevate, l'ultimo grado di libertà del multiplexing, ovvero lo spazio, è stato oggetto di intensi studi nell'ultimo decennio. Tra le varie tecniche, il multiplexing a divisione di modo (MDM) si basa principalmente su N trasmettitori, realizzati tramite un multiplexer spaziale. Il segnale, supportato dal modo spaziale, viene quindi trasmesso alla fibra a bassa frequenza. Durante la propagazione del segnale, tutti i modi sulla stessa lunghezza d'onda vengono trattati come un'unità del supercanale SDM (Space Division Multiplexing), ovvero vengono amplificati, attenuati e sommati simultaneamente, senza la possibilità di un'elaborazione separata dei singoli modi. Nell'MDM, a diversi canali vengono assegnati contorni spaziali (ovvero forme diverse) di un pattern. Ad esempio, un canale può essere inviato 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 rappresenta 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 un'unica lunghezza d'onda portante. Il momento angolare orbitale (OAM) è una caratteristica fisica delle onde elettromagnetiche in cui il percorso di propagazione è determinato dal fronte d'onda di fase elicoidale. Poiché questa caratteristica può essere utilizzata per stabilire più canali separati, la multiplazione wireless del momento angolare orbitale (OAMM) può aumentare efficacemente la velocità di trasmissione nelle trasmissioni punto-punto (come il backhaul o il forward wireless).