Faseroptische parametrische Verstärker für Signalregeneration in Übertragungssystemen mit höherwertigen Modulationsformen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Hans-Joachim Grallert; Professor Dr. Klaus Petermann, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 175696353

Im Rahmen des laufenden Projekts wurden und werden faseroptische parametrische Verstärker (FOPA) zur rauscharmen phasensensitiven und phaseninsensitiven Verstärkung in Übertragungssystemen eingesetzt. Besonderes Augenmerk wird dabei auf die Verwendung in Übertragungssystemen mit hoher spektraler Effizienz gelegt, die durch den Einsatz höherwertiger Modulationsformate erreicht wird. Neben der reinen Verstärkung von Datensignalen wurde bereits begonnen, den FOPA ebenfalls zur Signalprozessierung, d.h. Wellenlängenumsetzung, zur Phasenkonjugation (Mid Span Spectral Inversion, MSSI), und zur Regeneration einzusetzen. Im bisherigen Verlauf des Projekts wurde zur Regeneration einfacher Einkanalsignale mit binärer Phasenverschiebungskodierung (BPSK) ein Black Box Ansatz mit einem phasensensitiven FOPA eingesetzt. In diesem Black Box Ansatz werden zunächst in einer phaseninsensitiven Stufe die nötigen Signale durch Mischung des Datensignals mit einem Pumpsignal erzeugt, anschließend findet die Regeneration in einer zweiten phasensensitiven Stufe statt. Dieser Ansatz ist jedoch nicht formattransparent, weil für verschiedene Formate verschiedene Ordnungen der Mischprodukte in der ersten Stufe erzeugt werden müssen, und nur bedingt auf die Regeneration mehrerer Wellenlängen erweiterbar. Als signifikante Erweiterung der im laufenden Projekt bearbeiteten Aufgaben soll im Rahmen des Fortsetzungsantrags die parallele Regeneration der nichtlinearen Phasenstörungen mehrerer Wellenlängenkanäle mit einem formattransparenten Ansatz für höhere Modulationsformate wie 16QAM untersucht werden. Dabei werden am Sender phasenkonjugierte Kopien der Signale erzeugt und gemeinsam mit den Signalen übertragen und mit phasensensitiven FOPAs als inline Verstärkern verstärkt. Die Zielsetzung ist eine Erhöhung der nichtlinearen Schwelle der Übertragungsstrecke und, wenn möglich, eine Erhöhung des spektralen Effizienz Längenproduktes trotz der Reduktion um einen Faktor 2 durch die parallele Übertragung der Signale und der phasenkonjugierten Kopien. Als weitere Aufgaben ergeben aufbauend auf den Resultate des laufenden Projekts die Minimierung der nichtlinearen Störung des FOPAs selbst durch ein optimiertes Design des Verstärkers basierend auf optischer Phasenkonjugation sowie die Realisierung polarisationsunabhängiger phasensensitiver FOPAs. An den Arbeiten sind weiterhin zwei Forschungsgruppen der TU Berlin zur experimentellen (Prof. Dr. Grallert) und zur theoretischen Bearbeitung (Prof. Dr. Petermann) der Aufgaben in enger Kooperation mit dem Fraunhofer Heinrich Hertz Institut beteiligt. Diese Kombination ermöglicht weiterhin einzigartige Studien über den Einsatz von FOPAs in optischen Übertragungssystemen mit höherwertigen Modulationsformaten wie 16QAM.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen