Vägen till framtidens optiska bredbandsnät
Jie Li, som är industridoktorand vid Institutionen för mikroteknologi och nanovetenskap på Chalmers, försvarade den 30 januari sin doktorsavhandling, som handlar om hur man kan skapa ultrahöga överföringshastigheter i fiberoptiska kommunikationsnät.
Dagens världsomfattande fiberoptiska kommunikationsnät har fört oss in i informationsåldern, och det ständigt ökande behovet av bandbredd driver alltjämt forskningen till att öka kapaciteten i de existerande systemen. För att skapa ultrahöga överföringshastigheter (40 Gbit/s och däröver) krävs korta optiska pulser som bara är i några pikosekunder långa. Detta är en ytterst kort tidsskala. Under en pikosekund hinner ljuset endast cirka 0,3 mm!
Av möjliga pulskällor är aktivt modlåsta ringlasrar särskilt attraktiva eftersom de kan generera pikosekundpulser med en repetitionsfrekvens av 10-40 GHz. En sådan ljuskälla, som producerar de kortaste pulserna någonsin i den typen av laser, 0,7 picosekunder vid 10 GHz repetitionsfrekvens, har byggts och utvärderats i detta projekt. Dessa har sedan använts i två olika tillämpningar – optisk sampling och heloptisk switchning.
Optisk sampling är en teknik som möjliggör mätning av dataströmmar vid höga datatakter, där konventionella elektriska samplingsoscilloskop är för långsamma. Elektriska oscilloskop har en upplösning på cirka 10 picosekunder, men med optisk sampling kan man studera förlopp kortare än en picosekund. Med hjälp av detta system har vi sedan lyckats generera och mäta så kallade ögondigram på dataströmmar med hastigheter upp till 500 Gbit/s.
Heloptisk switchning och demultiplexning innebär att man med korta optiska kontrollpulser kan switcha ut data eller nedkonvertera data till en långsammare takt (t.ex. 40 till 10 Gbit/s). Detta måste göras optiskt vid höga datatakter eftersom, även här, elektroniken är för långsam. Även om rättfram heloptisk demultiplexning är tillräckligt i en mottagare, kan man även realisera mer sofistikerade “add/drop” funktioner som kommer att behövas i framtida nätverksnoder. Detta innebär att man plockar ur, respektive lägger in data på rätt ställe i en dataström vid höga hastigheter. Med hjälp av denna nya pulskälla har vi visat demultiplexning från 160 till 10 Gbit/s, samt “add/drop” funktionalitet från 80 Gbit/s till 10 Gbit/s och tillbaka.
Avhandlingen “Generation and Applications of Picosecond Pulses in High-Capacity Fiber Optic Systems” försvarades vid en offentlig disputation på Chalmers, den 30 januari
Jie Li är industridoktorand på Chalmers och arbetar på Areco, Kista.
Kontaktinformation
Mer information
Magnus Karlsson, professor, handledare för Jie Li, Mikroteknologi och nanovetenskap, Fotoniklaboratoriet
Tel: 031-7721590 eller 0730 794269
E-post: magnus.karlsson@mc2.chalmers.se
