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Foto: Heinz Nixdorf Institut

Ultra-Breitbandiger Photonischer Signalprozessor

Das Hauptziel des hier beantragten Fortsetzungsprojekts ist nach wie vor die Entwicklung und Realisierung eines multifunktionalen, ultra-breitbandigen photonischen Signalprozessors (UB-PSP), der Wellenlängenkonversion, optische Phasenkonjugation (OPC), und rein optische Vermittlung von Wellenlängenkanälen ermöglicht. Aufgrund unerwartet hoher Werte des linearen Nebensprechens der ersten produzierten Gebrauchsmuster des Prozessors wurden umfangreiche Untersuchungen zur Ermittlung der potentiellen Ursachen durchgeführt. Dies führte zur Verzögerung einiger abschließender Aufgaben der ersten Projektphase. Diese verzögerten Aufgaben werden entsprechend überarbeitet, und in der beantragten zweiten Projektphase, jetzt unter Einbeziehung des durch den Prozessor erzeugten linearen Nebensprechens, neben den neuen Arbeitspaketen durchgeführt. Der UB-PSP wird wird mit einem konventionellen kohärenten Sender/Empfänger in einem einzigen elektronoisch/photonisch integriertem Schaltkreis (EPIC) integriert. Auf diese Weise wird ein multifunktionaler optischer Sender/Empfänger von wegweisender Flexibilität und Integrationsdichte für zukünftige optische Raummultiplex-Netze realisiert. Entwickelte Methoden zur numerischen Simulationen von optischen Übertragungssystemen mit multiplen Stufen der Optischen Phasenkonjugation werden eingesetzt, um optimierte Entwurfsregeln für optische Übertragungsstrecken über Standard-Einmodenfaser zu ermitteln, die, unter realistischen Betriebsbedingungen, maximale Kapazität und bestmögliche Übertragungsqualität aufweisen. Darüber hinaus wird ein numerisches Modell zur Simulation und Optimierung optischer Kommunikationssysteme über Mehrmodenfasern (Few-Mode-Fibers, FMF) entwickelt und implementiert, um das Potential der Optischen Phasenkonjugation bei der Übertragung optischer Signale im Modemultiplex zu untersuchen und neuartige Konzepte zur nichtlinearen Entzerrung derartiger Systeme zu entwickeln. Die numerischen Algorithmen zur Optimierung des nichtlinearen Prozessors werden um Methoden des maschinellen Lernens erweitert, um eine optimale Struktur des nichtlinearen Welleneiters zu ermitteln, die durchaus noch jenseits der Realisierbarkeit in aktuellen Prozessen liegen könnte, jedoch überlegene Eigenschaften aufweist. Auf diese Weise würde ein wichtiger Hinweis auf die Zielsetzung zukünftiger Projekte in diesem Gebiet gegeben.

Professor Dr. Ronald Freund

Technische Universität Berlin
Institut für Hochfrequenz- und Halbleiter-Systemtechnologien
Fachgebiet Hochfrequenztechnik - Photonik
Einsteinufer 25
10587 Berlin

Professor Dr.-Ing. Norbert Hanik 

Technische Universität München
Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik
Lehrstuhl für Nachrichtentechnik
80290 München

Professor Dr.-Ing. Lars Zimmermann

IHP GmbH
Innovations for High Performance Microelectronics/
Leibniz-Institut für innovative Mikroelektronik
Im Technologiepark 25
15236 Frankfurt (Oder)