Group-IV semiconductor based photonic waveguide devices for versatile pulsed data processing

基于 IV 族半导体的光子波导器件,用于多功能脉冲数据处理

基本信息

  • 批准号:
    20F20374
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.47万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2020-11-13 至 2023-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

In this JSPS research fund between Apr.2022 and Nov. 2022, we worked on 25-Gbps all-optical data processing based on the silicon carbide (SiC) micro-ring resonator. This SiC micro-ring resonator with a nonlinear refractive index of 3.05×10-14 cm2/W of is retrieved from the pump-probe analysis. In addition, the eye diagram of the wavelength-converted data exhibits its signal-to-noise and on/off-extinction ratios (SNR and ER) of 5.6 dB and 11.8 dB, respectively. For the 25-Gbps data inversion, the SNR and ER can be evaluated as 4.8-dB and 10.2-dB, respectively. In addition, the rising and falling time in an ultrafast switching is also measured as less than 22 ps. This phenomenon causes all-optical data processing including both wavelength switching and format conversion. Therefore, the highly nonlinear optical SiC micro-ring resonator can achieve error-free operation with a bit-error ratio (BER) lower than 1×10-5 at 25 Gbps.In taddition, the O-band Ge p-i-n photodetector (PD) are demonstrated to receive the NRZ-OOK data beyond 60 Gbps. After optimizing the transmission-line designs, the Ge PD improves its RLC response to enhance the receiving bandwidth. Decreasing the transmission-line length from 280 μm to 80 μm extends the S11 spectral response from 51 to 57 GHz. When the Ge PD is used to receive the optical NRZ-OOK data stream, the long-electrode device exhibts 53-Gbps receiving performance. The short-electrode Ge PD receives the NRZ-OOK data beyond 56 Gbps and 60 Gbps under error-free communication criterion of BER<10-12 and BER<10-9 , respectively.
在2022年4月至2022年11月期间的JSPS研究基金中,我们致力于基于碳化硅(SiC)微环谐振器的25-Gbps全光数据处理。这种SiC微环谐振器的非线性折射率为从泵浦探针分析中检索到 3.05×10-14 cm2/W 此外,波长转换数据的眼图显示。其信噪比和开/关消光比(SNR 和 ER)分别为 5.6 dB 和 11.8 dB 对于 25 Gbps 数据反演,SNR 和 ER 可评估为 4.8 dB 和 10.2 dB。此外,超快开关的上升时间和下降时间也被测量为小于 22 ps,这种现象导致了全光。因此,高度非线性光学SiC微环谐振器可以在25 Gbps下实现误码率(BER)低于1×10-5的无差错操作。 O 波段 Ge p-i-n 光电探测器 (PD) 经证明可以接收超过 60 Gbps 的 NRZ-OOK 数据 在优化传输线设计后,Ge PD 改善了其 RLC 响应。将传输线长度从 280 μm 减少到 80 μm,将 S11 光谱响应从 51 GHz 扩展到 57 GHz。表现出 53-Gbps 接收性能,短电极 Ge PD 接收超过 56 Gbps 和 60 Gbps 的 NRZ-OOK 数据。分别在BER<10-12和BER<10-9的无差错通信标准下的Gbps。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
All-Optical 25-Gbps Silicon Carbide Kerr Switching Intensity Modulator On Silicon Platform
硅平台上的全光 25 Gbps 碳化硅 Kerr 开关强度调制器
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Chih;Gong
  • 通讯作者:
    Gong
Photonic Crystal Structured Multi-Mode VCSELs Enabling 92-Gbit/s QAM-OFDM Transmission
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  • DOI:
    10.1109/jlt.2021.3073898
  • 发表时间:
    2021-07-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Yu;Cheng;Wei;Chih;K. Choquette;G. Lin
  • 通讯作者:
    G. Lin
Review on optical nonlinearity of group-IV semiconducting materials for all-optical processing
全光加工用IV族半导体材料的光学非线性研究进展
  • DOI:
    10.1063/5.0102342
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Cheng Chih;Fu Cai;Wang Huai;Set Sze Yun;Yamashita Shinji;Lin Gong
  • 通讯作者:
    Lin Gong
All-Optical 25-Gbps Silicon Carbide Kerr Switching Intensity Modulator On Silicon Platform
硅平台上的全光 25 Gbps 碳化硅 Kerr 开关强度调制器
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Chih;Gong
  • 通讯作者:
    Gong
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  • DOI:
    10.1109/jphot.2022.3168626
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Lee Shao;Cheng Chih;Tseng Hsien;Chen Xin;Lo Wei;Li Kangmei;Wang Chia;Tsai Cheng;Kuo Hao;Li Ming;Lin Gong
  • 通讯作者:
    Lin Gong
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知道了