Нови Принципи Оптичке Фреквентне Генерације Ниским Снагама

Фреквентна генерација у широком спектралном опсегу је од критичне важности у комуникационим и аналитичким системима. Увођењем кохерентне модулације у оптичку трансмисију, генерација и репликација стабилне фреквентне референце је од нарочите важности. За разлику од конвенционалних (некохерентних) система у којим је информација била кодирана користећи бинарну модулацију интензитета светлости, модерна мрежа захтева модулацију оптичког поља. Пријем кохерентно модулисаних светлосних сигнала захтева локални осциллатор чија фреквенција мора бити прецизно усклађена са фреквенцијом носиоца оптичког канала. Док оптички канал има носеће фреквенције реда 193.5ТHz, дозвољена толеранција локалног осцилатора је у МHz-ном опсегу, диктирајући тачност од ~10-8. У конвенционалним системима овај изазов је решен брзом дигиталном обрадом сигнала која омогућује да фреквентни носилац канала и локални осцилатор увек остају у уском опсегу. Нажалост, овакво конвенционално решење намеће велику потрошњу енергије: ласер који се користи као локални осцилатор има просечну потрошњу од ~6 W – диктирајући kW-ну потрошњу само за фреквентну генерацију у 80-каналном систему. Ситуација је још драстичнија у градњи центара података (data center) на којима почива готово сав комерцијални саобраћај информација. У пракси, центар података је величине мањег града и заснива се на модуларној архитектури која обухвата од 1000 до 100000 компјутерских клијената са дефинисаним 10-100Gbps порталима. Опремање сваког клијента ласером високе кохеренције имплицитно диктира МW-ну потрошњу, пре него што је директно процесирање података узето у обзир. Иако важност центара података потенцијално оправдава енергетска улагања, горе наведена конвенционална стратегија није изводљива – тренутно није познат физички механизам којим би се МW дисипација уклонила из ограниченог простора као што је центар података.

Одговор на ове технолошке изазове је развој нових метода фреквентне генерације. Нови приступ се заснива на мултипликацији једног ласера у стотине или хиљаде оптичких фреквенција, са минималном деградацијом перформанси. Физички принцип нових оптичких миксера са интерним генерисањем ударног таласа ће бити објашњен на примеру оптичког влакна и интегрисаног силицијумског таласовода. Перформансе и примене нове технологије биће илустроване на примерима неконвенционалне обраде сигнала и оптичке трансмисије.

Стојан Радић је дипломирао на Електротехничком факултету у Београду 1990. године и завршио последипломске студије 1995. година на Институту за Оптику на Универзитету у Rochesteru. Радио је у Corning и Bell Лабораторијама и на Duke Универзитету. Професор је на Универзитету у Калифорнији (San Diego) и директор системске лабораторије при Qualcomm Институту.