Nonlinear Optical Signal Processing for Tbit/s Ethernet Applications

Abstract

Wereviewrecent experimental demonstrations of Tbaud optical signal processing. In particular, we describe a successful 1.28 Tbit/s serial data generation based on single polarization 1.28 Tbaud symbol rate pulses with binary data modulation (OOK) and subsequent all-optical demultiplexing. We also describe the first error-free 5.1 Tbit/s data generation and demodulation based on a single laser, where a 1.28 Tbaud symbol rate is used together with quaternary phase modulation (DQPSK) and polarization multiplexing. The 5.1 Tbit/s data signal is all-optically demultiplexed and demodulated by direct detection in a delay-interferometer-balanced detector-based receiver, yielding a BER less than 10−9. We also present subsystems making serial optical Tbit/s systems compatible with standard Ethernet data for data centre applications and present Tbit/s results using, for instance silicon nanowires.

III-V-on-Silicon Photonic Devices for Optical Communication and Sensing

“…Also, they are the laser source of choice for optical time division multiplexing applications [39]. A mode-locked laser (MLL) produces a train of short pulses, which corresponds with a wide comb of optical modes in the frequency domain.…”

Review of Robust Data Exchange Using Optical Nonlinearities

“…Optical clock recovery from DPSK signals has also been studied [71][72][73][74]. In particular, recent promising demonstrations have shown the successful synchronization and subclock recovery for ultra-high-speed OTDM signals up to 640 Gbit/s in platforms such as filter-assisted cross-phase modulation (XPM) in a semiconductor optical amplifier (SOA) [75,76], sum-frequency generation (SFG) in a PPLN waveguide [77][78][79][80][81], and XPM in an HNLF [82][83][84]. As a consequence, it is possible to further develop a complete and independent data exchange module by including a synchronization and clock recovery unit.…”

Σχεδιασμός Λογικών Πυλών Με Οπτικούς Ενισχυτές Κβαντικών Κουκκίδων

“…Αυτά τα πλεονεκτήματα τις καθιέρωσαν ως μέρος της βασικής υποδομής των δικτύων επικοινωνιών και από τα πρώτα οπτικά συστήματα που έγιναν διαθέσιμα το 1980 και λειτουργούσαν με ρυθμό μετάδοσης δεδομένων 45 Mb/s [8] σήμερα οι ίδιοι οι χρήστες κατά τόπους απολαμβάνουν διαδικτυακή πρόσβαση υψηλών ταχυτήτων από 100+ Mb/s έως και 1 Gb/s με την οπτική ίνα να φτάνει μέχρι το σπίτι τους². Στο μεταξύ, η τεράστια αύξηση της χωρητικότητας των ινών και η αδιάλειπτη ζήτηση εύρους ζώνης [9] συντελούν στη διαρκή αύξηση του ρυθμού μετάδοσης δεδομένων μονού καναλιού και, ταυτόχρονα, στον σταδιακό κορεσμό των δυνατοτήτων των ηλεκτρονικών στοιχείων [10], που σήμερα πραγματοποιούν όλες τις απαραίτητες για τη μεταγωγή λειτουργίες στους δικτυακούς κόμβους.…”

“…Μέσω της διεμπλοκής (interleaving) παλμοί διαφορετικών εισφέροντων καναλιών (tributaries) μικρότερου ρυθμού μετάδοσης πολυπλέκονται στον χρόνο και μεταδίδονται σειριακά με υψηλή ταχύτητα σε μία μοναδική οπτική ίνα [11,12]. Ωστόσο, η ηλεκτρονική προσέγγιση της πολυπλεξίας διαίρεσης χρόνου στα σύγχρονα δίκτυα επικοινωνιών περιορίζεται από την αδυναμία των ηλεκτρονικών στοιχείων να ανταποκριθούν σε υψηλές ταχύτητες, καθώς οι ικανότητες της ηλεκτρονικής επεξεργασίας σήματος επεκτείνονται το πολύ μέχρι περίπου 120 Gb/s [9,13]. Ως αποτέλεσμα και δεδομένου ότι οι ρυθμοί μετάδοσης δεδομένων στα σύγχρονα συστήματα επικοινωνιών αναμένονται να αγγίξουν τιμές της τάξης 160 Gb/s τουλάχιστον [10], το ερευνητικό ενδιαφέρον στράφηκε στην εκτέλεση της απαραίτητηας πολυπλεξίας και αποπολυπλεξίας (demultiplexing) με αμιγώς οπτικό τρόπο [7,8].…”

“…Επιδιώκοντας την εξάλειψη αυτού του προβλήματος, έχουν προταθεί διάφορες μέθοδοι, όπως η χρησιμοποίηση ειδικών μορφών διαμόρφωσης [175], η εφαρμογή ενός ισχυρού σήματος συνεχούς κύματος ως δέσμη συγκράτησης [176], η χρήση φίλτρου [244], και η διαφορική οδήγηση των SOA σε έναν συμβολομετρικό διακόπτη [214,215]. Παρ' όλα αυτά, η συνεχής αύξηση των ρυθμών μετάδοσης δεδομένων μονού καναλιού για την κάλυψη της ασταμάτητης ζήτησης σε εύρος ζώνης [9] καθιστά την εύρεση κατάλληλων λύσεων που να μπορούν να ακολουθήσουν αυτήν την τάση ένα δύσκολο έργο.…”