Ultra-high-repetition-rate optical frequency comb technology for optical communications

Forskningsprojekt, 2013 – 2016

Sociala nätverk, on-line arkiv webbplatser och högkvalitativ video streaming är viktiga tillämpningar i samhället som kräver att alltmer data flödar genom optiska fibernät. För att klara av detta använder dagens system en teknik som kallas Wavelength Division Multiplexing (WDM), där data delas (multiplexeras) och utförs av olika lasrar. Eftersom efterfrågan på bandbredd fortsätter att öka, blir detta tillvägagångssätt till slut olönsamt och inte heller energieffektivt. Många forskningslaboratorier och universitet i världen arbetar hårt mot effektivare tekniker som kan möta utmaningen att öka dataflöden på ett mer hållbart sätt. Sedan år 2000 finns till vårt förfogande ett nytt intressant laser verktyg: den så kallade femtosecond optiska frekvenskamstekniken. Du kanske har hört talas om det, eftersom forskare i Tyskland och USA delade halva 2005 års Nobelpris i fysik för sin upptäckt och dess tillämpningar i högprecision-metrologi. Det fina med denna typ av laser är att den beter sig precis som om miljontals lasrar i olika färger oscillerande i fas. Denna nya teknik har alltså potential att ersätta en rad olika lasrar i WDM-system med en enda. Detta är en uppenbar ekonomisk och energi-fördel, men det faktum att "regnbågs" lasrar från kammen oscillerar i fas skapar även nya möjligheter. Med en optisk frekvens kam, kan de kanaler som bär data placeras närmare varandra, vilket leder till en bättre användning av bandbredden resurser, vilket resulterar i (som vi kallar det) högre spektral effektivitet. Nyckeln bygger på det faktum att trots att denna lösning inför störningar bland kanalerna, går det att kompensera för i efterhand eftersom det är en deterministisk distorsion. Problemet är att de flesta av de tillgängliga frekvenskammarna har kanaler som är alltför tätt placerade så att informationsöverföringshastigheten per kanal skulle vara låg (hundratals Mb/s). I detta projekt vill vi utveckla optisk frekvenskamsteknik som är mer lämplig för framtida kommunikationssystem, dvs som fungerar vid betydligt högre datatakter. Vi avser studera två typer av plattformar. I den första, avser vi vanliga men lovande metoder för optisk frekvenskamsteknik som kan arbeta upp till 10-40 Gb/s per kanal. I ett andra steg, syftar vi utveckla system som även är mer strömsnål och ekonomisk, där vi planerar att dra nytta av de senaste framstegen när det gäller utvecklingen av optiska kamgeneratorer i fotoniska chip plattformar. Dessa chips är lätt att tillverka och är kompatibla med de övriga delsystem i nätet. De senaste åren har lärt oss att frekvenskamstekniken har fler tillämpningar än de som beskrevs i början. Även om vi här fokuserar på telekommunikationstillämpningar, förväntar vi oss att nivån på prestandan i instrumenteringen och kunskapen från det här projektet ska finna användbara tillämpningar inom andra områden där högprecision-metrologi med frekvenskammar krävs, som t.ex. inom astronomi.

Deltagare

Finansiering

Relaterade styrkeområden och infrastruktur

Hållbar utveckling

Drivkrafter

Mer information

Senast uppdaterat