เทคนิคการมัลติเพล็กซ์แบบออปติคัลและการผสมผสานสำหรับออนชิป: บทวิจารณ์

เทคนิคการมัลติเพล็กซ์แบบออปติคัลและการผสมผสานระหว่างออนชิปและการสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสง: บทวิจารณ์

เทคนิคการมัลติเพล็กซ์แบบออปติคัลเป็นหัวข้อวิจัยเร่งด่วน และนักวิชาการทั่วโลกกำลังทำการวิจัยเชิงลึกในสาขานี้ ตลอดหลายปีที่ผ่านมา มีการนำเสนอเทคโนโลยีมัลติเพล็กซ์มากมาย เช่น มัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความยาวคลื่น (WDM), มัลติเพล็กซ์แบบแบ่งโหมด (MDM), มัลติเพล็กซ์แบบแบ่งพื้นที่ (SDM), มัลติเพล็กซ์แบบโพลาไรเซชัน (PDM) และมัลติเพล็กซ์แบบโมเมนตัมเชิงมุมออร์บิทัล (OAMM) เทคโนโลยีมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งความยาวคลื่น (WDM) ช่วยให้สามารถส่งสัญญาณแสงสองสัญญาณหรือมากกว่าที่มีความยาวคลื่นต่างกันได้พร้อมกันผ่านเส้นใยแก้วเส้นเดียว ทำให้ใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติการสูญเสียต่ำของเส้นใยแก้วได้อย่างเต็มที่ในช่วงความยาวคลื่นกว้าง ทฤษฎีนี้ถูกเสนอครั้งแรกโดยเดอแลงจ์ในปี พ.ศ. 2513 และการวิจัยพื้นฐานเกี่ยวกับเทคโนโลยี WDM เริ่มต้นขึ้นในปี พ.ศ. 2520 ซึ่งมุ่งเน้นไปที่การประยุกต์ใช้เครือข่ายการสื่อสาร นับแต่นั้นเป็นต้นมา ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของเส้นใยแก้วนำแสง, แหล่งกำเนิดแสง, เครื่องตรวจจับภาพและสาขาอื่นๆ การสำรวจเทคโนโลยี WDM ของผู้คนก็เร่งตัวขึ้นเช่นกัน ข้อดีของโพลาไรเซชันมัลติเพล็กซ์ (PDM) คือสามารถเพิ่มปริมาณการส่งสัญญาณได้หลายเท่า เนื่องจากสามารถกระจายสัญญาณอิสระสองสัญญาณในตำแหน่งโพลาไรเซชันมุมฉากของลำแสงเดียวกัน และช่องสัญญาณโพลาไรเซชันทั้งสองช่องจะถูกแยกออกจากกันและระบุตำแหน่งได้อย่างอิสระที่ปลายทางรับ

เนื่องจากความต้องการอัตราข้อมูลที่สูงขึ้นยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง เสรีภาพขั้นสุดท้ายของการมัลติเพล็กซ์ หรือที่เรียกว่า สเปซ จึงได้รับการศึกษาอย่างเข้มข้นในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา ในบรรดาระดับความอิสระของการมัลติเพล็กซ์ มัลติเพล็กซ์แบบแบ่งโหมด (Mode Division Multiplexing: MDM) ส่วนใหญ่สร้างขึ้นโดยเครื่องส่งสัญญาณ N เครื่อง ซึ่งดำเนินการโดยมัลติเพล็กซ์แบบสเปเชียลโหมด สุดท้าย สัญญาณที่รองรับโดยสเปเชียลโหมดจะถูกส่งไปยังใยแก้วนำแสงโหมดต่ำ ในระหว่างการแพร่กระจายสัญญาณ โหมดทั้งหมดที่มีความยาวคลื่นเดียวกันจะถูกถือว่าเป็นหน่วยหนึ่งของซูเปอร์แชนเนลแบบแบ่งพื้นที่ (Space Division Multiplexing: SDM) กล่าวคือ โหมดเหล่านี้จะถูกขยาย ลดทอน และเพิ่มพร้อมกัน โดยไม่สามารถแยกการประมวลผลโหมดได้ ใน MDM รูปทรงเชิงพื้นที่ที่แตกต่างกัน (กล่าวคือ รูปร่างที่แตกต่างกัน) ของรูปแบบจะถูกกำหนดให้กับแชนเนลที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น แชนเนลจะถูกส่งผ่านลำแสงเลเซอร์ที่มีรูปร่างเป็นรูปสามเหลี่ยม สี่เหลี่ยมจัตุรัส หรือวงกลม รูปทรงที่ MDM ใช้ในการใช้งานจริงมีความซับซ้อนมากกว่าและมีลักษณะทางคณิตศาสตร์และฟิสิกส์ที่เป็นเอกลักษณ์ เทคโนโลยีนี้ถือเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญที่สุดในการส่งข้อมูลผ่านใยแก้วนำแสงนับตั้งแต่ช่วงทศวรรษ 1980 เทคโนโลยี MDM นำเสนอกลยุทธ์ใหม่ในการเพิ่มช่องสัญญาณและเพิ่มความจุของการเชื่อมต่อโดยใช้คลื่นพาหะความยาวคลื่นเดียว โมเมนตัมเชิงมุมออร์บิทัล (OAM) เป็นลักษณะทางกายภาพของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ซึ่งเส้นทางการแพร่กระจายถูกกำหนดโดยหน้าคลื่นเฟสเกลียว เนื่องจากคุณสมบัตินี้สามารถใช้เพื่อสร้างช่องสัญญาณแยกกันหลายช่องสัญญาณ การมัลติเพล็กซ์โมเมนตัมเชิงมุมออร์บิทัลไร้สาย (OAMM) จึงสามารถเพิ่มอัตราการส่งข้อมูลได้อย่างมีประสิทธิภาพในการส่งข้อมูลแบบจุดต่อจุด (เช่น การส่งสัญญาณแบบแบ็คฮอลหรือแบบฟอร์เวิร์ด) แบบไร้สาย