[論文レビュー] Phase-encoded RF signal generation based on an integrated 49GHz micro-comb optical source

Xingyuan Xu, Mengxi Tan+9 more|arXiv (Cornell University)|Dec 6, 2019

Advanced Fiber Laser Technologies参考文献 45被引用数 9

ひとこと要約

本論文は、統合型49 GHzマイクロコンブ光源を用いた光子的アプローチにより、位相符号化RF信号を生成することを示している。プログラム可能で波長チャネルごとの重みを持つ横方向フィルタ構造を活用することで、従来のRF信号発生器や任意波形発生器を必要とせず、再設定可能な位相符号化波形を生成する。最大6 Gb/sの位相符号化レートと、60個の波長チャネルを用いた30倍のパルス圧縮比を達成した。

ABSTRACT

We demonstrate photonic RF phase encoding based on an integrated micro-comb source. By assembling single-cycle Gaussian pulse replicas using a transversal filtering structure, phase encoded waveforms can be generated by programming the weights of the wavelength channels. This approach eliminates the need for RF signal generators for RF carrier generation or arbitrary waveform generators for phase encoded signal generation. A large number of wavelengths of up to 60 were provided by the microcomb source, yielding a high pulse compression ratio of 30. Reconfigurable phase encoding rates ranging from 2 to 6 Gb/s were achieved by adjusting the length of each phase code. This work demonstrates the significant potentials of this microcomb-based approach to achieve high-speed RF photonic phase encoding with low cost and footprint.

研究の動機と目的

• 従来のRF信号発生器や任意波形発生器に依存せずに、位相符号化RF信号を生成すること。
• 統合マイクロコンブ技術を用いた、コンactで低コストな光子的ソリューションを提供し、高速RF位相符号化を実現すること。
• マイクロコンブラインの波長分割多重を活用して、高いスルーレット効率と大きなパルス圧縮比を達成すること。
• コード長およびチャネル重みを動的に調整することで、再設定可能な位相符号化レートを実現すること。

提案手法

• 統合型49 GHzマイクロコンブ光源が、最大60個の波長チャネルを提供し、広帯域の光キャリアとして機能する。
• 単周期のガウスパルスの複製が、横方向フィルタ構造を用いてマイクロコンブスペクトルを整形することで生成される。
• 個々の波長チャネルの振幅および位相重みをプログラムすることで、位相符号化波形が合成される。
• 位相シフトを制御して波長チャネルをコherentlyに合成するため、マハー・ゼンダ干渉計を用いたアーキテクチャが採用される。
• アクティブなチャネル数およびそれらの重みを調整することで、位相コードを再設定可能にし、変動するデータレートを実現できる。
• 信号処理が完全に光領域で行われるため、RF生成における電子的ボトルネックを回避できる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 統合マイクロコンブ光源は、従来のRF信号発生器や任意波形発生器に代わって、位相符号化RF信号生成に使用可能か？
• RQ2 再設定可能なコード長を持つマイクロコンブベースの光子的システムで、得られる最大の位相符号化レートは何か？
• RQ3 マイクロコンブの波長チャネル数が増加するにつれて、パルス圧縮比はどのように変化するか？
• RQ4 この全光的位相符号化アプローチは、電子的手段と比較して、スペクトル効率およびフットプリントの面でどの程度の利点を有するか？
• RQ5 異なる位相コードパターンおよびデータレートにおいて、システムは信号の整合性と再設定可能性を維持できるか？

主な発見

• 49 GHzマイクロコンブ光源の60個の波長チャネルを用いて、30倍のパルス圧縮比を達成した。
• 位相コード長を変更することで、2〜6 Gb/sの再設定可能な位相符号化レートを実証した。
• マイクロコンブ光源は、最大60個のコherentlyな波長チャネルを提供する安定した広帯域光キャリアを提供した。
• 光子的アプローチにより、電子的RF信号発生器や任意波形発生器の必要性が排除された。
• 横方向フィルタ構造により、各波長成分の振幅および位相を正確に制御し、所望の位相符号化波形を形成できた。
• 統合光学および全光信号処理の採用により、小型化と低コスト化の可能性が示された。