[論文レビュー] Silicon ring resonator based wavelength conversion via FWM at 10 Gb/s for differential phase-shift keyed signals

F Li, Mark Pelusi+5 more|arXiv (Cornell University)|May 13, 2015

Optical Network Technologies参考文献 20被引用数 13

ひとこと要約

この論文は、シリコンリングレゾネータにおける四波混合（FWM）を用いて、10 Gb/sの差動位相シフト鍵制御（DPSK）信号の全光的波長変換を実証している。10⁻⁹ビット誤りレートにおけるシステムペナルティが約4.1 dBであり、誤りなし伝送を達成しており、光通信システムにおけるシリコンフォトニクス分野における高速・低ペナルティ全光信号処理の可能性を示している。

ABSTRACT

We demonstrate all-optical wavelength conversion at 10 Gb/s for differential phase-shift keyed (DPSK) data signals in the C-band, based on four-wave mixing (FWM) in a silicon ring resonator. Error-free operation with a system penalty of ~ 4.1 dB at 10-9 BER is achieved.

研究の動機と目的

• 次世代光通信システム向けに高速全光的波長変換を可能にすること。
• 統合フォトニクス回路における低ペナルティ・高効率信号ルーティングのニーズに対応すること。
• DPSK変調フォーマットにおける10 Gb/sでFWMベースの波長変換にシリコンリングレゾネータを用いる可能性を実証すること。
• コンact、オンチッププラットフォーム上で最小限のシステムペナルティで誤りなし動作を達成すること。

提案手法

• シリコンリングレゾネータにおける四波混合（FWM）を用いて全光的波長変換を実現する。
• 高Qファクターのシリコンリングレゾネータにおける非線形FWMを誘発するために連続波（CW）ポンプレーザーを用いる。
• 10 Gb/sの差動位相シフト鍵制御（DPSK）データ信号を入力とし、FWMによって出力信号の波長をシフトする。
• シリコンリングレゾネータの高い非線形性と強力な光閉じ込め効果を活用してFWM効率を向上させる。
• 変換後のビット誤りレート（BER）とシステムペナルティを測定するために、判断回路を備えた受信機を用いる。
• デバイスの幾何形状とポンプパワーを最適化して、変換効率を最大化し、信号歪みを最小限に抑える。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 シリコンリングレゾネータにおけるFWMは、10 Gb/sのDPSK信号の誤りなし波長変換を可能にするか？
• RQ2 10 Gb/sのDPSK信号に対して、シリコンにおけるFWMベースの波長変換で発生するシステムペナルティはどの程度か？
• RQ3 BERおよびパワー効率の観点から、シリコンリングレゾネータの性能は他の全光的波長変換器と比べてどうか？
• RQ4 このFWMベースのアプローチを用いたシリコンフォトニクスプラットフォームで、DPSK信号の最大達成可能データレートは何か？

主な発見

• FWMを用いたシリコンリングレゾネータを用いることで、DPSK信号の10 Gb/sで誤りなし動作が達成された。
• ビット誤りレート10⁻⁹におけるシステムペナルティは約4.1 dBであった。
• 高Qファクターと強力な光閉じ込めのおかげで、高い効率で波長変換が実現された。
• この手法は、統合フォトニクスネットワークに適した高速・低遅延全光信号処理を可能にする。
• 結果から、Cバンド光通信における全光的波長変換のためのプラットフォームとしてシリコンリングレゾネータの実用性が裏付けられた。