光多重化技術とそのオンチップへの応用：レビュー

光多重化技術とオンチップおよび光ファイバー通信レビュー

光多重化技術は喫緊の研究テーマであり、世界中の研究者がこの分野で綿密な研究を行っています。長年にわたり、波長分割多重（WDM）、モード分割多重（MDM）、空間分割多重（SDM）、偏波多重（PDM）、軌道角運動量多重（OAMM）など、多くの多重化技術が提案されてきました。波長分割多重（WDM）技術は、異なる波長の2つ以上の光信号を1本の光ファイバーを通して同時に伝送することを可能にし、広い波長範囲でファイバーの低損失特性を最大限に活用します。この理論は1970年にデランジュによって初めて提唱されましたが、WDM技術の基礎研究が始まったのは1977年になってからで、通信ネットワークへの応用が中心でした。それ以来、光ファイバー, 光源, 光検出器また、他の分野においても、WDM技術の研究開発は加速しています。偏波多重（PDM）の利点は、同一の光ビームの直交する偏波位置に2つの独立した信号を分配できるため、信号伝送量を倍増できることです。受信側では、2つの偏波チャネルが分離され、独立して識別されます。

データレートの高騰に対する需要の高まりに伴い、多重化における最後の自由度である空間が、過去10年間、集中的に研究されてきた。中でも、モード分割多重（MDM）は主にN個の送信機によって生成され、空間モード多重化器によって実現される。最終的に、空間モードによってサポートされる信号は、低モードファイバーに伝送される。信号伝搬中、同一波長上のすべてのモードは、空間分割多重（SDM）スーパーチャネルの単位として扱われる。つまり、個別のモード処理は行えず、増幅、減衰、加算が同時に行われる。MDMでは、パターンの異なる空間輪郭（つまり、異なる形状）が異なるチャネルに割り当てられる。例えば、チャネルは、三角形、正方形、または円形の形状をしたレーザービームを介して送信される。実際のアプリケーションでMDMで使用される形状はより複雑で、独自の数学的および物理的特性を持つ。この技術は、1980年代以降、光ファイバーデータ伝送における最も革新的なブレークスルーと言えるだろう。 MDM技術は、単一波長キャリアを使用してより多くのチャネルを実装し、リンク容量を増加させる新しい戦略を提供します。軌道角運動量（OAM）は、伝搬経路がらせん状の位相波面によって決定される電磁波の物理的特性です。この特性を利用して複数の独立したチャネルを確立できるため、無線軌道角運動量多重化（OAMM）は、高ポイント伝送（無線バックホールやフォワードなど）における伝送速度を効果的に向上させることができます。