Trasmettitore ottico coerente

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Lo scopo di questa sezione è quello di descrivere la struttura di un moderno trasmettitore ottico coerente. La necessità di suddividere gli argomenti in varie sotto-sezioni deriva dall’oggettiva difficoltà, se non impossibilità, a poter esaurire tutto quanto orbita attorno all’argomento “trasmissione ottica coerente nel 2024” in unica soluzione. Per rendersi conto di ciò è sufficiente fare riferimento a questo report; in buona sostanza, la necessità degli operatori di rete a contenere sempre più i CapEx e gli OpEx ha fortemente guidato (e continua a farlo) la recente evoluzione della tecnologia coerente a causa dell’incremento considerevole del traffico IP, stando proprio alle statistiche riferite al quinquennio 2018 – 2023 riportate nel report sopra menzionato.

In termini generali, il costo per bit dei ricetrasmettitori ottici, sia per gli estremi di un collegamento che per gli eventuali punti di rigenerazione, è il vincolo più pressante nel computo CapEx di una rete fotonica di telecomunicazioni, mentre il consumo energetico e l’ingombro spaziale sono i principali fattori che incidono sugli OpEx. La chiave per ridurre queste voci di costo è ottenere la trasmissione di più bit al secondo, cioè una maggiore capacità trasmissiva ed efficienza spettrale per un dato requisito di estensione della portata ottica, mantenendo bloccato l’investimento sulle componenti hardware, sui ricetrasmettitori, sull’elaborazione numerica del segnale, sull’elettronica analogica, sui componenti fotonici e sul packaging.

Un altro fattore chiave per l’evoluzione di un’ottica coerente che incontri la sopracitata domanda di traffico dati, è la necessità di trasportare il contenuto informativo iniettato in rete da interfacce utente ad alta velocità di trasmissione, ad esempio con tassi pari a 100, 200, 400 e ultimamente anche 800 Gbit/s, in modo economicamente sostenibile con una singola lunghezza d’onda su una vasta gamma di scenari di rete, tra cui collegamenti ottici terrestri a lunga distanza e interconnessioni transoceaniche.

Alle suddette questioni cui gli operatori di servizi di rete si trovano giornalmente a far fronte, si affiancano quelle dei fornitori di apparati ottici per telecomunicazioni, che stanno sviluppando e commercializzando continuamente una vasta gamma di ricetrasmettitori ottici coerenti che si rivolgono a diversi segmenti di mercato, ognuno con proprie prerogative progettuali, ma con l’obiettivo comune di assicurare una larghezza di banda ottica sempre più ampia. Ingegneristicamente, questo si traduce nella progettazione di ricetrasmettitori coerenti:

  • capaci di operare con schemi di modulazione di ordine superiore
  • capaci di gestire velocità di segnalazione sempre più elevate
  • costruiti in modo che tutte le funzioni ottiche che assolvono ai compiti di trasmissione e ricezione siano implementate su un unico circuito integrato
  • che permettano di adottare algoritmi DSP per l’ottimizzazione della capacità trasmissiva

Ciascuno dei quattro punti racchiude al suo interno un universo di argomenti e considerazioni tecniche di carattere teorico e pratico che, come detto all’inizio, è realmente impossibile confinare esaustivamente in una singola trattazione. Da qui il motivo di suddividere la descrizione del trasmettitore coerente in più parti in maniera tale da trattare, quanto più esaurientemente possibile e, soprattutto, nel modo più fluido possibile (spero) dal punto di vista di chi legge, i singoli filoni tematici i quali, come sarà peraltro sempre più chiaro nel prosieguo, sono tra loro interallacciati.

Le parti previste e/o sviluppate sono al momento quelle che illustrano

  • le basi teoriche e tecnologiche della sorgente laser monocromatica e suoi parametri descrittivi
  • le architetture che permettono la modulazione angolare ottica di ordine superiore
  • la multiplazione ottica a divisione di polarizzazione

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