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Foto: Heinz Nixdorf Institut

Arbiträre Digitale Verarbeitung von Signalen mit THz-Bandbreite mit Hilfe Optisch-Elektronisch-Optischer Interferometer

Signalverarbeitungsfunktionen, die vor einem Jahrzehnt nur optisch erreichbar erschienen, können dank rasanter zwischenzeitlicher Entwicklungen heute auch durch leistungsfähige Digital-Elektronik realisiert werden. Ein hervorragendes Beispiel für diesen Paradigmen-Wechsel ist ein optisch-elektrisch-optisches (OEO) Interferometer, das die Funktionalität konventioneller Mach-Zehnder Interferometer in flexibler Weise erweitert hin zu beliebig gestaltbaren linearen, nichtlinearen, und sogar zeit-variabel steuerbaren Übertragungsfunktionen für die optischen Wellen. Ziel dieses Projekts sind der weltweit erste experimentelle Aufbau und die Demonstration eines solchen OEO Interferometer. Diese Komponente umfasst ein integriert-optisches Wellenleiternetzwerk auf einer dielektrischen Plattform (z. B. SiNx), hybrid integrierte InP-basierte aktive optischen Komponenten für die optisch-elektrische bzw. elektrisch-optische Signalkonversion und die Elektronik für die digitale Signalprozessierung. Sowohl analoge als auch digitale kohärente Strukturen sollen demonstriert werden, mit digitaler Signalverarbeitung innerhalb des Interferometers in Echtzeit. Die Signalverarbeitung in Echtzeit ist unerlässlich, um die Phasenstabilität des Interferometers zu gewährleisten und um das Phasenrauschen der Laser zu kompensieren. In Interferometern mit unterschiedlichen Pfadlängen sind dies Schlüssel-Anforderungen. Die Schwerpunkte, die im vorliegenden Projekt (Phase 1) verfolgt werden sollen, sind:

  1. Entwicklung von Architekturen für die OEO Interferometer mit optischen Verzögerungsleitungen im Meter-Bereich
  2. Entwicklung von analoger Signalverarbeitung in einem Interferometerarm und Nachweis der Machbarkeit der interferometrischen Auslöschung und Addition
  3. Entwicklung von Algorithmen zur digitalen Signalverarbeitung in Echtzeit mit FPGAs und zur flexiblen Steuerung der Übertragungsfunktionen der OEO Interferometer Nutzung einer SiNx Wellenleiter-Plattform zur hybriden Integration von InP-basierten opto-elektronischen Komponenten
  4. Realisierung von integrierten OEO Interferometern
  5. Demonstration und Evaluation von Basis-Funktionalitäten der OEO-Interferometer

Professor Dr.-Ing. Sebastian Randel
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Institut für Photonik und Quantenelektronik (IPQ)

Professor Dr.-Ing. Martin Schell
Technische Universität Berlin
Institut für Festkörperphysik