All-Optical Signal Processing for 640 Gbit/s Applications

Hans Christian Hansen Mulvad

Research output: Book/ReportPh.D. thesis

195 Downloads (Pure)

Abstract

This thesis concerns all-optical signal processing technologies for ultra-high serial data rates up to 640 Gbit/s. Firstly, time-division add-drop multiplexing at 640 Gbit/s is demonstrated for the first time using two different fibre-based switching techniques. Secondly, a novel principle for polarisation-independent demultiplexing in a non-linear optical loop mirror is proposed and demonstrated at 320 Gbit/s. Thirdly, in a collaboration with the Technical University of Eindhoven, pre-scaled clock recovery from 640 Gbit/s data is demonstrated for the first time by employing a semiconductor-based technique. Et væsentligt forskningsområde indenfor optisk kommunikation er forøgelsen af de nuværende data hastigheder, hvilket især er nødvendiggjort pga. den hastigt stigende Internet trafik. Denne afhandling omhandler teknikker til optisk signalbehandling af data signaler med bit hastigheder op til 640 Gbit/s, herunder tidslig add-drop multiplexing (TADM), demultiplexing, samt klokkegendannelse. Optisk signal behandling udføres direkte på det optiske data signal (infrarødt laserlys), uden at det konverteres til et elektrisk signal. Fordelen ved den optiske tilgang er at den tillader signalbehandling ved langt højere bit hastigheder end den almindelige elektroniske signalbehandling. I denne afhandling præsenteres bla. to nye TADM teknikker, og disse anvendes begge ved 640 Gbit/s, hvilket er verdensrekord i bit hastighed for denne type signal behandling. Den første teknik udnytter det velkendte fiberbaserede Sagnac interferometer, også kaldet et ’non-linear optical loop mirror’ (NOLM), som benyttes på en ny unik måde til at udføre hele TADM operationen simultant. Den anden TADM teknik bygger på en ny type fiberbaseret switch, kaldet et ’non-linear polarisation rotating loop’. Den næste signalbehandlings funktionalitet som undersøges er optisk demultiplexing, som bruges til at detektere et højhastigheds data signal. I denne afhandling introduceres en ny metode som tillader demultiplexing uafhængigt af polarisationen af det indkommende data signal, hvilket er en væsentlig fordel, da denne polarisation fluktuerer tilfældigt over tid. Metoden bygger på den velkendte NOLM switch, som vha. et nyt princip muliggør polarisationsuafhængig demultiplexing. Denne teknik demonstreres eksperimentelt for en bit hastighed på 320 Gbit/s, men kan i princippet også anvendes ved 640 Gbit/s. Den sidste type signalbehandling som omhandles er klokkegendannelse, hvilket er en uundværlig funktionalitet i enhver data signalmodtager, da denne skal synkroniseres til det indkommende data signal. I et samarbejde med Eindhovens Tekniske Universitet påvises det at en teknik baseret på halvleder komponenter kan anvendes til klokkegendannelse fra et 640 Gbit/s data signal, hvilket er verdensrekord i bit hastighed for denne funktionalitet. Fiberbaserede switche er særligt velegnede til optisk signalbehandling ved høje data hastigheder, men er samtidig følsomme overfor påvirkninger fra omgivelserne, og dette emne berøres også i denne afhandling. Det påvises eksempelvis at en løs omspoling af fiberen i en NOLM giver en betydelig bedre stabilitet overfor temperaturudsving. Det sidste emne som undersøges er pulskomprimering, som er nødvendig for at kunne generere datasignaler ved 640 Gbit/s. I denne afhandling undersøges en teknik der tillader at skabe smalle komprimerede pulser med meget høj signalkvalitet. Denne metode implementeres og anvendes til at generere 640 Gbit/s data signaler som er velegnede til systemforsøg.
Original languageEnglish
Publication statusPublished - Oct 2008

Fingerprint

Dive into the research topics of 'All-Optical Signal Processing for 640 Gbit/s Applications'. Together they form a unique fingerprint.

Cite this