[論文レビュー] Silicon Photonics DWDM NLFT Soliton Transmitter

Jonas Koch, Alvaro Moscoso‐Mártir+4 more|arXiv (Cornell University)|Apr 7, 2020

Optical Network Technologies参考文献 15被引用数 5

ひとこと要約

本論文では、非線形フーリエ変換（NLFT）ソリトンを用いた波長分割多重（DWDM）伝送のためのシリコンフォトニクス集積回路を提示する。非線形信号処理と最適化された送信パワーを活用することで、スペクトル効率が向上し、ファイバーの非線形性やノイズに対して耐性のある強固なソリトン伝送を実現し、高度な等化技術により性能が向上することを示している。

ABSTRACT

We investigate the transmission of densely multiplexed solitons using a photonic integrated chip and the nonlinear Fourier-transform and analyze required launch conditions, the effect of (de-)multiplexing and noise on the nonlinear spectrum, and equalization techniques that can be used to enhance the transmission performance.

研究の動機と目的

• 非線形フーリエ変換（NLFT）技術を用いたDWDMソリトン伝送のためのフォトニクス集積回路の開発を目的とする。
• ノイズや多重化などの実用的制約要因を想定した条件下での送信パワー要件とシステム性能の分析を目的とする。
• （デ）マルチプレクシングが非線形スペクトルおよび伝送品質に与える影響の評価を目的とする。
• 非線形ファイバー系における伝送性能を向上させるための等化技術の調査を目的とする。
• シリコンフォトニクスとNLFTベースのソリトン伝送を用いた高容量光通信の実現可能性を実証することを目的とする。

提案手法

• システムは、DWDM構成で複数のソリトンを生成・伝送するためのシリコンフォトニクス集積回路（PIC）を採用する。
• 信号に非線形フーリエ変換（NLFT）を適用することで、ソリトンの非線形モード特性を活用し、伝送性能を向上させる。
• 送信パワーの最適化により、ファイバー路でのスペクトル効率と非線形歪みのバランスを図る。
• （デ）マルチプレクシングが非線形スペクトルに与える影響を分析し、信号整合性とクロストークの程度を評価する。
• 伝送劣化を低減し、信号対雑音比を向上させるために、非線形スペクトル領域で等化技術を適用する。
• シミュレーションおよびさまざまなノイズ条件とシステム状態下での非線形スペクトルの分析を通じて、性能を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 送信パワーは、シリコンフォトニクス集積システムにおけるDWDMソリトンの伝送性能にどのように影響するか？
• RQ2 NLFTベースのソリトン伝送において、（デ）マルチプレクシングは非線形スペクトルおよび信号品質にどのような影響を与えるか？
• RQ3 ノイズおよびファイバーの非線形性は、非線形スペクトル領域におけるソリトンの整合性にどのように影響するか？
• RQ4 NLFT領域におけるどの等化技術が伝送性能を最も効果的に向上させるか？
• RQ5 シリコンフォトニクス集積回路は、NLFTを用いた高スペクトル効率のDWDMソリトン伝送をどの程度まで支援できるか？

主な発見

• スペクトル効率を最大化すると同時に非線形歪みを最小限に抑える最適な送信パワーが同定された。
• （デ）マルチプレクシング下でも非線形スペクトルが安定していることから、NLFT領域におけるチャネルクロストークに対して耐性があることが示された。
• ノイズは非線形スペクトルに顕著な影響を与えるが、非線形フーリエ領域での的を射ねた等化によりその影響を軽減できる。
• NLFT領域における等化技術は、信号対雑音比を顕著に向上させ、伝送距離を延長するのに有効である。
• シリコンフォトニクス集積回路は、高スペクトル効率とファイバー非線形性への耐性を備えたDWDMソリトン伝送を成功裏に実現した。
• 本システムは、将来の高容量光ネットワークにおけるコンactかつ統合型フォトニクスプラットフォームでのNLFTベースのソリトン伝送の実現可能性を示している。