[论文解读] 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 5

一句话总结

本文提出了一种用于密集波分复用（DWDM）传输的硅基光子集成电路，采用非线性傅里叶变换（NLFT）孤子技术。通过利用非线性信号处理和优化的入射功率，系统实现了鲁棒的孤子传输，提升了频谱效率，并增强了对光纤非线性和噪声的抗性，通过先进的均衡技术显著提升了性能。

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.

研究动机与目标

• 开发一种基于非线性傅里叶变换（NLFT）技术的光子集成电路，用于DWDM孤子传输。
• 分析在实际损伤（如噪声和复用）条件下的入射功率需求及系统性能。
• 评估（去）复用对非线性谱和传输质量的影响。
• 研究可提升非线性光纤系统传输性能的均衡技术。
• 展示利用硅光子学和基于NLFT的孤子传输实现高容量光通信的可行性。

提出的方法

• 系统采用硅基光子集成电路（PIC）在DWDM配置下生成并传输多个孤子。
• 对信号应用非线性傅里叶变换（NLFT），以利用孤子的非线性模态特性提升传输性能。
• 优化入射功率水平，以在光纤链路中平衡频谱效率与非线性失真。
• 分析（去）复用对非线性谱的影响，以评估信号完整性和串串扰。
• 在非线性谱域中应用均衡技术，以缓解传输损伤并提高信噪比。
• 通过仿真和在各种噪声与系统条件下的非线性谱分析，评估系统性能。

实验结果

研究问题

• RQ1 入射功率如何影响硅基光子集成电路中DWDM孤子的传输性能？
• RQ2 （去）复用对基于NLFT的孤子传输中非线性谱和信号质量有何影响？
• RQ3 噪声和光纤非线性对非线性谱域中孤子完整性的影晌如何？
• RQ4 在NLFT域中，哪些均衡技术最有效地提升传输性能？
• RQ5 硅基光子集成电路在多大程度上能够支持基于NLFT的高谱效率DWDM孤子传输？

主要发现

• 确定了最优入射功率水平，可在最大化频谱效率的同时最小化DWDM孤子系统中的非线性失真。
• 非线性谱在（去）复用下保持稳定，表明在NLFT域中对信道串串扰具有鲁棒性。
• 噪声显著影响非线性谱，但可通过在非线性傅里叶域中实施针对性均衡有效缓解。
• NLFT域中的均衡技术显著提高了信噪比并延长了传输距离。
• 硅基光子集成电路成功支持了高谱效率的DWDM孤子传输，并具备对光纤非线性的强抗性。
• 该系统证明了在紧凑、集成化的光子平台中采用基于NLFT的孤子传输技术在未来的高容量光网络中的可行性。