Ερευνητικά πεδία στη φωτονική τεχνολογία. Φωτονική ολοκλήρωση Optical Computing Βιοϊατρική Αισθητήρες Τηλεπικοινωνίες

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Ερευνητικά πεδία στη φωτονική τεχνολογία. Φωτονική ολοκλήρωση Optical Computing Βιοϊατρική Αισθητήρες Τηλεπικοινωνίες"

Σωτηρία Αβραμίδης
7 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Ερευνητικά πεδία στη φωτονική τεχνολογία Φωτονική ολοκλήρωση Optical Computing Βιοϊατρική Αισθητήρες Τηλεπικοινωνίες

2 Που βρίσκεται η φωτονική τεχνολογία ΕΦΑΡΜΟΓΗ & ΤΕΛΙΚΟΣ ΧΡΗΣΤΗΣ σήμερα; Σχεδίαση συστήματος και ολοκλήρωση Σχεδίαση υπο-συστήματος και ολοκλήρωση Καινούργια, βελτιωμένα στοιχεία Καινούργια υλικά και Μέθοδοι Φωτονικής Ολοκλήρωσης

3 Φωτονική Ολοκλήρωση: Ανάπτυξη φωτονικών συσκευών για την υλοποίηση φωτονικών δικτύων

4 Όπως τα ηλεκτρονικά όλο και μικρότερα Ηλεκτρονικά: τρανζίστορς και μεταλλικοί αγωγοί για ηλεκτρική σύνδεση Φωτονικά: κυματοδηγοί για τη μεταφορά του φωτός

5 Μονολιθική Ολοκλήρωση Τα πάντα σε InP

6 Infinera Transmitter, modulator, receiver, mux, demux all-in-one InP chip

7 Υβριδική Ολοκλήρωση: Φωτονική πόλη on-chip Ολοκλήρωση διαφόρων υλικών και συσκευών σε μια κοινή πλατφόρμα Κυματοδηγοί Φωτονικοί κρύσταλλοι Quantum dots InP lasers, amplifiers

8 Κυματοδηγοί Φωτονικοί κρύσταλλοι Silicon Art

9 ..και λίγο InP Εναπόθεση InP υλικού σε Silicon board με τη χρήση πολυμερών SOI-board with 4 lasers Alignment stops

10 και έτοιμο το device

11 Εφαρμογή: Optical Computing 4x10Gb/s optical cable for board-to-board interconnection

12 Εφαρμογή: Οπτικοί Αισθητήρες Lab-on-Chip

13 Strain sensors Bending tests on Al plates

14 Bio-sensors

15 Βιοϊατρική και συστήματα απεικόνισης (imaging) Ανάπτυξη πολυκυματικών πηγών laser Εφαρμογές: WDM συστήματα μετάδοσης ιάγνωση γενετικών ανωμαλιών Απεικόνιση σε συστήματα ασφαλείας

16 Πολυπλεξία Μηκών Κύματος WDM 1 2. n Οπτική ισχύς Wavelength Division Multiplexing n οπτικά κανάλια n πηγές laser ως φέρουσες συχνότητες Μήκος Κύματος λ Στα σημερινά δίκτυα WDM n x δίοδοι laser + n x τροφοδοτικά + n x ελεγκτές θερμοκρασίας + n x ελεγκτές μήκους κύματος = όγκος, θερμότητα κόστος

17 Πολύ-κυματική οπτική πηγή 1 laser παράγει πολλά κανάλια όγκος κατανάλωση εκπομπή θερμότητας κόστος παλμική πηγή laser οπτικός ενισχυτής μη-γραμμική ίνα φίλτρο Fabry-Pérot

18 ημιουργία και διαμόρφωση100 καναλιών σε απόσταση 50 GHz 10 Gb/s data, PRBS db power fluctuation διαμόρφωση και μετάδοση χωρίς σφάλματα σε σύγκριση με εμπορικά διαθέσιμα μονοκυματικά DFB lasers

19 ημιουργία και διαμόρφωση >160 καναλιών σε απόσταση 100 GHz 10 Gb/s data, PRBS C-band 4 db power fluctuation S-, C-, L-band διαμόρφωση και μετάδοση χωρίς σφάλματα σε σύγκριση με εμπορικά διαθέσιμα 17 db power fluctuation μονοκυματικά DFB lasers

20 Εφαρμογή: Πηγή ακτινοβολίας THz Τι είναι ακτινοβολία THz? F diff THz antenna THz

21 ΤΗz για απεικόνιση

22 ΤΗz για απεικόνιση συστήματα ανίχνευσης επικίνδυνων αντικειμένων / εκρηκτικών

23 THz εναντίον καρκίνου διάγνωση γεννητικών ανωμαλιών (π.χ. καρκίνος)

24 Οπτικές Τηλεπικοινωνίες Χρήση ολοκληρωμένων οπτικών διακοπτών για την υλοποίηση οπτικών συστημάτων Οπτικό τρανζίστορ: SOA-based Mach-Zehnder Interferometric Switch (MZI) Similar to electronic transistor

25 Ηλεκτρονικό Vs Οπτικό PCB

26 Υβριδική Ολοκλήρωση οπτικών τρανζίστορς Μονολιθικά chips (SOAs) Silicon daughterboards Planar Silica motherboard Arrowhead connector Λειτουργία 40 Gb/s Χαμηλή απώλεια κυματοδηγών (<2 db) 32 electrical connections 24 fibres attached

27 Υλοποίηση οπτικού κόμβου μεταγωγής PCRL contribution Label/payload separation New label insertion 3R regeneration Time slot interchanger Time slot interchanger 3R regeneration 3R Burst-Mode Receivers Wavelength routing switching matrix packet-level Synchronization

28 3R regenerator (I) 40 Gb/s all-optical 3R operation high jitter tolerance operation with data packets generic platform: integrated MZIs 3 hybrid integrated MZIs operating in cascade

29 Packet-mode 3R regenerator (III) degraded data packets recovered clock packets regenerated data packets

30 Packet Label/Payload Separation (I) Packet Clock Recovery and MZI Switch AND operation ONLY for Payload duration

31 Packet Label/Payload Separation (II) 40 Gb/s IPlike packets 40 Gb/s wavelength converted packets corresponding delayed packet clocks separated labels 9 db extracted payloads 11 db

32 Packet Label/Payload Separation (III) Inputs Demuxed payloads Demuxed labels 1.2 db power penalty for the payloads 1.8 db power penalty for the labels

33 Quad-MZI AOLS node front-end AOLS front-end: Clock and data recovery circuit Label/Payload Separation circuit The circuit employs 4 SOA-MZIs on the same chip Each MZI switch performs a different operation 40 Gb/s switch processing capability

34 CDR Results 40 Gb/s asynchronous data packets Wavelength Converted packets Recovered Clock packets 5 bits rise time / 14 bits fall time Regenerated Data Packets

35 Label/Payload Separation Results Regenerated data packets Extracted Label extinction ratio 8.5 db Separated Payload extinction ratio 10 db

36 3R Burst-Mode Receiver (I) required at intermediate nodes and terminal points so far only electronic and optoelectronic approaches

37 3R Burst-Mode Receiver (II) Packet equalizer input output burst-mode 2R regeneration single MZI with 70/30 coupling ratios SOAs driven at different current values

38 3R Burst-Mode Receiver (III) 40 Gb/s burstmode packets after power equalization wavelength converted data packets recovered packet clocks received data packets

39 3R Burst-Mode Receiver (IV) error-free at power equalization output 1.5 db negative power penalty for the BMR output

40 Time Slot Interchanger (I) 3 stages, 3 wavelengths Ability to interchange 4 packets λ 1 λ 2 λ 3 0 Stage 0 Stage 1 MZI λ-demux 1 2 λ-mux MZI λ 1 λ 2 λ 3 0 Stage 0 ctrl i/p λ-demux 2 4 λ-mux MZI λ 1 λ 2 λ 3 0 λ-demux 1 2 λ-mux λ 3 λ 1 λ 2 λ 2 λ 1 0 control MZI i/p λ-demux λ 2 λ 2 1 λ-mux stage o/p λ 3 λ 1 λ 2 λ 2 λ 3 2

41 Time Slot Interchanger (II)

42 Time Slot Interchanger (III)

Σχετικά έγγραφα

Ευρυζωνικά δίκτυα (4) Αγγελική Αλεξίου

Ευρυζωνικά δίκτυα (4) Αγγελική Αλεξίου alexiou@unipi.gr 1 Αποτελεσματική χρήση του φάσματος Πολυπλεξία και Διασπορά Φάσματος 2 Αποτελεσματική χρήση του φάσματος Η αποτελεσματική χρήση του φάσματος έγκειται