Tema

Världens snabbaste oscilloskop

Forskare vid Institutionen för mikroteknologi och nanovetenskap, MC2, på Chalmers i Göteborg har tillsammans med spin-off företaget PicoSolve Inc, slagit ett världsrekord när det gäller mätningar av mycket snabba optiska förlopp.

Nästa generations optiska kommunikationssystem förväntas behöva en bandbredd på ca 40 GHz per kanal och kommer att använda sig av avancerade modulations format. Chalmers snabba optiska oscilloskop är ett viktigt verktyg för att kunna bygga och utvärdera optiska kommunikationssystem eftersom dagens lösningar, både kommersiella och vetenskapligt publicerade, inte klarar detta.

Upplösningen hos dagens system för mätning av snabba optiska förlopp är begränsat av bandbredden hos elektroniken som används efter det att en optisk signal detekterats. Denna är idag ca 15 GHz om man mäter med s.k. realtidssampling d.v.s. en metod som fångar in hela signalen även om den bara uppträder en enda gång. En annan begränsning som kan uppkomma är Nyquists samplingsteorem* vilket visar att den största bandbredd en signal man studerar får ha är halva samplingsfrekvensen; t.ex. 10 GHz vid en samplingsfrekvens på 20 GSampel per sekund. Dock har denna begränsning inte gjort sig gällande vid höga bandbredder – förrän nu.

Forskarna på Chalmers har separerat problemet genom att mäta mycket snabba optiska datasignaler i två delar. Den första delen går ut på att sampla signalen med en optisk teknik som har mycket hög bandbredd och att parallellisera resultatet i fyra olika utgångar. I den andra delen detekteras dessa fyra signaler och samplas med ett kommersiellt tillgängligt samplingssystem (4 x 25 GS/s). Detta sammantaget gör att man får ett system med samplingsfrekvensen 100 GSa/s och alltså en ”Nyquist” begränsad bandbredd på 50 GHz, vilket är tre gånger större än idag. Dessutom har systemet ett minnesdjup som är lika stort som i traditionella lösningar och detta innebär att konceptet blir mycket användbart för praktiskt bruk i framtiden.

Resultaten presenterades vid konferensen European Conference on Optical Communication, i Berlin i september.

Referens:
M. Sköld, M. Westlund, H. Sunnerud, and P.A. Andrekson, ”100 GSample/s optical real-time sampling system with Nyquist-limited bandwidth,” in Proc. European Conference on Optical Communication, Berlin, Germany, September 2007, post-deadline paper PDP1.1.

* Harry Nyquist, född 1889 i Sverige. Emigrerade till USA 1907 och publicerade sitt viktiga resultat vid Bell Telephone Laboratories år 1928.

För ytterligare information kontakta:
Prof. Peter Andrekson
peter.andrekson@mc2.chalmers.se, tel: 031-772 1606

Doktorand Mats Sköld
mats.skold@chalmers.se, tel: 031- 772 1602

Dr. Mathias Westlund
mathias.westlund@mc2.chalmers.se, tel:031-772 1626

Dr. Henrik Sunnerud
henrik.sunnerud@mc2.chalmers.se, tel: 031-7721600

Världens snabbaste oscilloskop

 lästid ~ 2 min