Novi Principi Optičke Frekventne Generacije Niskim Snagama

Frekventna generacija u širokom spektralnom opsegu je od kritične važnosti u komunikacionim i analitičkim sistemima. Uvođenjem koherentne modulacije u optičku transmisiju, generacija i replikacija stabilne frekventne reference je od naročite važnosti. Za razliku od konvencionalnih (nekoherentnih) sistema u kojim je informacija bila kodirana koristeći binarnu modulaciju intenziteta svetlosti, moderna mreža zahteva modulaciju optičkog polja. Prijem koherentno modulisanih svetlosnih signala zahteva lokalni oscillator čija frekvencija mora biti precizno usklađena sa frekvencijom nosioca optičkog kanala. Dok optički kanal ima noseće frekvencije reda 193.5THz, dozvoljena tolerancija lokalnog oscilatora je u MHz-nom opsegu, diktirajući tačnost od ~10-8. U konvencionalnim sistemima ovaj izazov je rešen brzom digitalnom obradom signala koja omogućuje da frekventni nosilac kanala i lokalni oscilator uvek ostaju u uskom opsegu. Nažalost, ovakvo konvencionalno rešenje nameće veliku potrošnju energije: laser koji se koristi kao lokalni oscilator ima prosečnu potrošnju od ~6 W – diktirajući kW-nu potrošnju samo za frekventnu generaciju u 80-kanalnom sistemu. Situacija je još drastičnija u gradnji centara podataka (data center) na kojima počiva gotovo sav komercijalni saobraćaj informacija. U praksi, centar podataka je veličine manjeg grada i zasniva se na modularnoj arhitekturi koja obuhvata od 1000 do 100000 kompjuterskih klijenata sa definisanim 10-100Gbps portalima. Opremanje svakog klijenta laserom visoke koherencije implicitno diktira MW-nu potrošnju, pre nego što je direktno procesiranje podataka uzeto u obzir. Iako važnost centara podataka potencijalno opravdava energetska ulaganja, gore navedena konvencionalna strategija nije izvodljiva – trenutno nije poznat fizički mehanizam kojim bi se MW disipacija uklonila iz ograničenog prostora kao što je centar podataka.

Odgovor na ove tehnološke izazove je razvoj novih metoda frekventne generacije. Novi pristup se zasniva na multiplikaciji jednog lasera u stotine ili hiljade optičkih frekvencija, sa minimalnom degradacijom performansi. Fizički princip novih optičkih miksera sa internim generisanjem udarnog talasa će biti objašnjen na primeru optičkog vlakna i integrisanog silicijumskog talasovoda. Performanse i primene nove tehnologije biće ilustrovane na primerima nekonvencionalne obrade signala i optičke transmisije.

Stojan Radić je diplomirao na Elektrotehničkom fakultetu u Beogradu 1990. godine i završio poslediplomske studije 1995. godina na Institutu za Optiku na Univerzitetu u Rochesteru. Radio je u Corning i Bell Laboratorijama i na Duke Univerzitetu. Profesor je na Univerzitetu u Kaliforniji (San Diego) i direktor sistemske laboratorije pri Qualcomm Institutu.