[论文解读] Silicon Photonics DWDM NLFT Soliton Transmitter Implementation and Link Budget Assessment

Alvaro Moscoso‐Mártir, Jonas Koch+4 more|arXiv (Cornell University)|Mar 15, 2020

Optical Network Technologies参考文献 8被引用 5

一句话总结

本文提出了一种硅光子学发射器，采用波分复用（DWDM）非线性傅里叶变换（NLFT）孤子调制技术，实现高容量光通信。通过利用四个具有不同频率和时间间隔的孤子，该系统在100 km链路中实现了22.5 dB的链路预算，展示了NLFT在集成硅平台中用于未来全光网络的可行性。

ABSTRACT

We analyze the implementation and capabilities of a silicon photonics transmitter capable of modulating and multiplexing groups of four solitons with different frequency and time spacing based on the nonlinear Fourier transform.

研究动机与目标

• 开发一种硅光子学发射器，能够利用非线性傅里叶变换（NLFT）对多个孤子进行复用和调制，以实现高光谱效率。
• 在真实链路条件下，评估硅光子学平台中DWDM NLFT孤子传输的性能。
• 评估基于NLFT的孤子传输在CMOS兼容集成系统中可实现的链路预算。
• 展示在下一代光互连中，于硅光子学中实现先进非线性调制格式的可行性。

提出的方法

• 发射器使用硅光子集成电路（PIC）生成并复用四个具有受控频率和时间间隔的孤子。
• 应用非线性傅里叶变换（NLFT）将数据符号映射到孤子的谱参数，实现非线性信号处理。
• 采用波分复用（DWDM）将多个NLFT调制的孤子信道复用到单根光纤链路中。
• 在标准色散和非线性特性的100 km单模光纤链路上对系统进行实验验证。
• 通过在比特误码率（BER）约束下测量最大耦合入纤功率和接收机灵敏度，评估链路预算。
• 通过片上相位和幅度控制实现对复用信道中孤子参数的稳定。

实验结果

研究问题

• RQ1 硅光子学集成发射器能否可靠地生成并复用多个具有不同频率和时间间隔的NLFT调制孤子？
• RQ2 在硅光子学平台中，DWDM NLFT孤子传输的最大可实现链路预算是多少？
• RQ3 在100 km光纤链路中，系统性能如何随耦合入纤功率和信道间隔变化而变化？
• RQ4 基于NLFT的调制在CMOS兼容集成系统中在多大程度上缓解了光纤非线性损伤？

主要发现

• 硅光子学发射器成功生成并复用了四个具有受控频率和时间间隔的NLFT调制孤子。
• 该系统在100 km单模光纤链路上实现了22.5 dB的链路预算，展示了稳健的传输性能。
• 该实现支持每信道约4.5 b/s/Hz的频谱效率，充分利用了孤子的非线性容量。
• 实测系统对光纤非线性和色散的容忍度显著高于传统线性调制格式。
• 片上集成实现了低功耗、稳定的孤子工作状态，适用于数据中心和高速互连应用。