超小型シリコンフォトニック結晶光変調器の高速化と高度な変調方式への展開

提高超紧凑硅光子晶体光调制器的速度并开发先进的调制方法

基本信息

批准号：
19J15449
负责人：
雛倉陽介
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Yokohama National University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度はメアンダライン電極付きフォトニック結晶導波路 (Si PCW) 光変調器に4値パルス振幅変調 (PAM4) を適用することにより，ビットレートのさらなる向上を試みた．実験に用いたのは，50, 56, 64 Gbpsのオンオフ変調アイパターンが得られた，終端抵抗20 Ωのデバイスである．またパルスパターン発生器と3-bitデジタルアナログ変換器，クロック信号発生器を用いてPAM4信号を生成し，パッシブイコライザで信号生成回路とケーブル伝送で生じる信号品質の劣化を事前補償したのち，RF増幅器で電圧振幅をVpp = 3.5 Vに増幅した．この信号でデバイスを駆動し，非同期式光サンプリングオシロスコープでアイパターンを観測した．その結果，ビットレート56 Gbpsに相当するシンボルレート28 Gbaudで明瞭なアイ開口が得られた．シンボルレートを増加させるとシグナル対ノイズ比が低下したが，100 Gbpsに相当する50 Gbaudでもアイ開口が維持された．PAM4信号の伝送品質はビット誤り率 (BER) で表される．観測された信号の強度ヒストグラムに対して4つのガウス分布でフィッティングをして，各曲線の重なりからBERを推定した．その結果25 Gbaudまでは前方誤り訂正 (FEC) 以下の低いBERが観測された．本実験では周波数応答の事前補償を信号生成回路までにとどめており，デバイスと検出に用いた光サンプリングオシロスコープの周波数応答は補償していない．それらを含めた系全体の応答を補償すれば，より高いシンボルレートでもFEC限界を下回るBERが得られる可能性がある．これらの成果により，ビットレートを大きく改善するPAM4変調のSi PCW光変調器への適用の可能性を示した．

今年，我们试图通过将四值脉冲振幅调制（PAM4）应用于带有蜿蜒线电极的光子晶体波导（SI PCW）光学调制器来进一步提高比特率。实验中使用的设备是20Ω的终止电阻，该电阻获得了50、56和64 Gbps的开关调制眼模式。此外，使用脉冲模式发生器，3位数字 - 磁盘转换器和时钟信号发电机生成PAM4信号，在被动均衡器补偿了由信号发电和电缆传输引起的信号质量降低的被动均衡器后，电压振幅通过RF amplifier扩增至VPP = 3.5。该信号用于驱动设备，并在异步光学采样示波器上观察到眼睛图案。结果，以28 GBAUD的符号率获得了清晰的目光，该符号对应于56 Gbps。符号速率的提高降低了信噪比，但即使在50 GBAUD的情况下，仍保持目光开关，这对应于100 Gbps。 PAM4信号的传输质量表示为位错误率（BER）。观察到的信号强度直方图配备了四个高斯分布，并根据每条曲线的重叠估算BER。结果，观察到低于正向误差校正（FEC）的低Ber最多可达25 GBAUD。在此实验中，频率响应的预补偿仅限于信号产生电路，并且无法补偿用于检测的设备的频率响应和光学采样示波器。补偿包括这些系统在内的整个系统的响应，即使以较高的符号率，也可以获得低于FEC限制的BER。这些结果证明了将PAM4调制应用于SI PCW光学调节器的可能性，从而大大提高了比特率。