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Foto: Heinz Nixdorf Institut

Optische Datenübertragung mittels der nichtlinearen Fourier Transformation basierend auf elektronisch-photonischer Signalverarbeitung - Phase 2

Das Projekt beschäftigt sich mit der optischen Datenübertragung über Weitverkehrsverbindungen mittels der nichtlinearen Fourier Transformation (NFT). Bei der NFT-basierten Übertragung können die nichtlinearen Effekte, die durch den Kerr-Effekt verursacht werden, als nützliche Eigenschaft betrachtet werden, wodurch die Übertragungskapazität bei hohen Leistungspegeln erhöht werden kann. Der Fokus der ersten Projektperiode lag auf der Integration eines Senders, der ausschließlich für das diskrete nichtlineare Fourierspektrum gedacht war. Wir konnten damit eine Übertragung mit vier spektral eng benachbarten, QPSK-modulierten Solitonen über eine Reichweite von 3800 km zeigen mit einem Abstand von 250 ps zwischen den einzelnen Impulsen sowie 15 GHz Abstand im Frequenzbereich. Die Datenrate betrug in diesem Experiment 8 Gb/s (mit einer einzelnen Polarisation) in einem 60 GHz Frequenzbereich bei Nutzung des neu entwickelten photonisch-integrierten SiPh-Senders und kann durch engeres Multiplexen auf mehr als 16 Gb/s erhöht werden.Das Hauptziel der zweiten Projektphase ist die gleichzeitige Nutzung von kontinuierlichen und diskreten nichtlinearen Spektren. Hierzu wird auf die Ergebnisse der ersten Projektperiode aufgebaut, sowie ein neuartiger, integrierter Empfänger entwickelt. Durch die gleichzeitige Nutzung beider Spektren kann die spektrale Effizienz signifikant gesteigert werden. Das kontinuierliche Spektrum der NFT ähnelt hierbei dem Spektrum der gewöhnlichen Fouriertransformation. Das diskrete Spektrum fügt zusätzliche Kapazität hinzu und bietet weitere Entzerrungsmöglichkeiten.Um den Stand der Technik bei der Übertragung mittels NFT fortzuentwickeln, ist es erforderlich, einen integrierten Empfänger zu entwickeln, der das gesamte Spektrum – bestehend aus kontinuierlichen und diskreten Anteilen – empfangen kann. Insbesondere dürfen keine spektralen Lücken entstehen, so dass die NFT auf das gesamte Signal angewendet wird. In der ersten Projektperiode konnte das beste Signal-zu-Rauschverhältnis durch eine spektrale Aufteilung am Empfänger erzielt werden. Die einzelnen Solitonen-Subkanäle wurden dann separat detektiert, da der gemeinsame Empfang mehrerer Kanäle - insbesondere durch exzessive Anforderungen an den Dynamikumfang - begrenzt war. Dieses Vorgehen führt aber zu spektralen Lücken zwischen den Kanälen, die inkompatibel sind mit dem NFT Empfang eines breitbandigen, kontinuierlichen Spektrums. Deshalb wird in der zweiten Projektperiode eine Lösung verfolgt, um überlappende spektrale Anteile mit einem integrierten Empfänger zu detektieren und das gesamte Spektrum wieder ohne spektrale Lücken zu rekonstruieren. Neben der Untersuchung der Robustheit der verwendeten Algorithmen und der numerischen Analyse von neuen Entzerrerkonzepten, soll die Funktionalität der NFT-basierten Übertragung unter Einsatz von photonisch-integrierten Komponenten auf Sende- und Empfangsseite experimentell verifiziert werden.

Professor Dr.-Ing. Stephan Pachnicke

Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
Institut für Elektrotechnik und Informationstechnik
Lehrstuhl für Nachrichtenübertragungstechnik
Kaiserstraße 2
24143 Kiel

Professor Dr. Jeremy Witzens, Ph.D.

Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen
Fakultät Elektrotechnik und Informationstechnik
Lehrstuhl für Integrierte Photonik (IHP)
Campus-Boulevard 73
52074 Aachen