เทคนิคการมัลติเพล็กซ์เชิงแสงและการผสานรวมเพื่อการสื่อสารภายในชิปและการสื่อสารผ่านใยแก้วนำแสง

ทีมวิจัยของศาสตราจารย์ Khonina จากสถาบันระบบประมวลผลภาพแห่งสถาบันวิทยาศาสตร์รัสเซีย ได้ตีพิมพ์บทความเรื่อง “เทคนิคการมัลติเพล็กซ์เชิงแสงและการผสานรวม” ในวารสารฉบับหนึ่งออปโตอิเล็กทรอนิกส์ความก้าวหน้าสำหรับชิปและการสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสง: บทวิจารณ์ กลุ่มวิจัยของศาสตราจารย์ Khonina ได้พัฒนาองค์ประกอบทางแสงแบบเลี้ยวเบนหลายชนิดเพื่อนำไปใช้ใน MDM ในพื้นที่ว่างและใยแก้วนำแสงแต่แบนด์วิดท์ของเครือข่ายก็เหมือนกับ “ตู้เสื้อผ้า” ที่มีขนาดใหญ่แค่ไหนก็ไม่เคยพอ ปริมาณข้อมูลที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วทำให้ความต้องการแบนด์วิดท์สูงขึ้นอย่างมาก ข้อความอีเมลสั้นๆ ถูกแทนที่ด้วยภาพเคลื่อนไหวที่ใช้แบนด์วิดท์จำนวนมาก สำหรับเครือข่ายการออกอากาศข้อมูล วิดีโอ และเสียง ซึ่งเมื่อไม่กี่ปีที่ผ่านมามีแบนด์วิดท์เหลือเฟือ หน่วยงานด้านโทรคมนาคมกำลังมองหาวิธีการใหม่ๆ เพื่อตอบสนองความต้องการแบนด์วิดท์ที่ไม่มีที่สิ้นสุดนี้ จากประสบการณ์อันยาวนานในด้านการวิจัยนี้ ศาสตราจารย์ Khonina ได้สรุปความก้าวหน้าล่าสุดและสำคัญที่สุดในด้านการมัลติเพล็กซ์อย่างดีที่สุดเท่าที่จะทำได้ หัวข้อที่ครอบคลุมในบทความนี้ ได้แก่ WDM, PDM, SDM, MDM, OAMM และเทคโนโลยีไฮบริดสามแบบ ได้แก่ WDM-PDM, WDM-MDM และ PDM-MDM ในบรรดาเทคโนโลยีเหล่านี้ การใช้มัลติเพล็กเซอร์ไฮบริด WDM-MDM เท่านั้นที่สามารถสร้างช่องสัญญาณ N×M ผ่านความยาวคลื่น N และโหมดนำทาง M ได้

สถาบันระบบประมวลผลภาพแห่งราชบัณฑิตยสถานวิทยาศาสตร์รัสเซีย (IPSI RAS ซึ่งปัจจุบันเป็นสาขาของศูนย์วิจัยวิทยาศาสตร์แห่งสหพันธรัฐรัสเซีย “ผลึกศาสตร์และโฟโตนิกส์”) ก่อตั้งขึ้นในปี 1988 โดยมีพื้นฐานมาจากกลุ่มวิจัยที่มหาวิทยาลัยแห่งรัฐซามารา ทีมวิจัยนำโดยวิกเตอร์ อเล็กซานโดรวิช โซเฟอร์ สมาชิกของราชบัณฑิตยสถานวิทยาศาสตร์รัสเซีย หนึ่งในทิศทางการวิจัยของกลุ่มวิจัยคือการพัฒนาวิธีการเชิงตัวเลขและการศึกษาเชิงทดลองของลำแสงเลเซอร์หลายช่องสัญญาณ การศึกษาเหล่านี้เริ่มต้นขึ้นในปี 1982 เมื่อมีการสร้างองค์ประกอบทางแสงแบบเลี้ยวเบนหลายช่องสัญญาณ (DOE) ตัวแรกขึ้นโดยความร่วมมือกับทีมของศาสตราจารย์อเล็กซานเดอร์ มิคาอิลโลวิช โปรโครอฟ ผู้ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ ในปีต่อๆ มา นักวิทยาศาสตร์ของ IPSI RAS ได้เสนอ จำลอง และศึกษาองค์ประกอบ DOE หลายประเภทบนคอมพิวเตอร์ จากนั้นจึงผลิตขึ้นในรูปแบบของโฮโลแกรมเฟสซ้อนทับต่างๆ ที่มีรูปแบบเลเซอร์ตามแนวขวางที่สอดคล้องกัน ตัวอย่างเช่น กระแสน้ำวนแสง โหมด Lacroerre-Gauss โหมด Hermi-Gauss โหมด Bessel ฟังก์ชัน Zernick (สำหรับการวิเคราะห์ความคลาดเคลื่อน) เป็นต้น DOE นี้สร้างขึ้นโดยใช้การพิมพ์หินด้วยอิเล็กตรอน และนำไปใช้ในการวิเคราะห์ลำแสงโดยอาศัยการแยกองค์ประกอบของโหมดแสง ผลการวัดที่ได้จะอยู่ในรูปของยอดความสัมพันธ์ ณ จุดต่างๆ (ลำดับการเลี้ยวเบน) ในระนาบฟูริเยร์ของลำแสงระบบออปติคอลต่อมา หลักการนี้ถูกนำไปใช้ในการสร้างลำแสงที่ซับซ้อน รวมถึงการแยกสัญญาณลำแสงในใยแก้วนำแสง พื้นที่ว่าง และตัวกลางที่มีความปั่นป่วน โดยใช้การออกแบบการทดลอง (DOE) และการวัดเชิงพื้นที่ตัวปรับสัญญาณแสง.