Transmissores-recetores de baixa complexidade para redes óticas

Traditional coherent (COH) transceivers allow encoding of information in both quadratures and the two orthogonal polarizations of the electric field. Nevertheless, such transceivers used today are based on the intradyne scheme, which requires two 90o optical hybrids and four pairs of balanced photodetectors for dual-polarization transmission systems, making its overall cost unattractive for short-reach applications. Therefore, SSB methods with DD reception, commonly referred to as self-coherent (SCOH) transceivers, can be employed as a cost-effective alternative to the traditional COH transceivers. Nevertheless, the performance of SSB systems is severely degraded. This work provides a novel SCOH transceiver architecture with improved performance for short-reach applications. In particular, the development of phase reconstruction digital signal processing (DSP) techniques, the development of other DSP subsystems that relax the hardware requirement, and their performance optimization are the main highlights of this research. The fundamental principle of the proposed transceiver is based on the reception of the signal that satisfies the minimum phase condition upon DD. To reconstruct the missing phase information imposed by DD, a novel DCValue method exploring the SSB and the DC-Value properties of the minimum phase signal is developed in this Ph.D. study. The DC-Value method facilitates the phase reconstruction process at the Nyquist sampling rate and requires a low intensity pilot signal. Also, the experimental validation of the DC-Value method was successfully carried out for short-reach optical networks. Additionally, an extensive study was performed on the DC-Value method to optimize the system performance. In the optimization process, it was found that the estimation of the CCF is an important parameter to exploit all advantages of the DC-Value method. A novel CCF estimation technique was proposed. Further, the performance of the DC-Value method is optimized employing the rate-adaptive probabilistic constellation shaping.Os sistemas de transcetores coerentes tradicionais permitem a codificação de informação em ambas quadraturas e em duas polarizações ortogonais do campo elétrico. Contudo, estes transcetores utilizados atualmente são baseados num esquema intradino, que requer dois híbridos óticos de 90o e quatro pares de foto detetores para sistemas de transmissão com polarização dupla, fazendo com que o custo destes sistemas seja pouco atrativo para aplicações de curto alcance. Por isso, métodos de banda lateral única com deteção direta, também referidos como transcetores coerentes simplificados, podem ser implementados como uma alternativa de baixo custo aos sistemas coerentes tradicionais. Contudo, o desempenho de sistemas de banda lateral única tradicionais é gravemente degradado pelo batimento sinal-sinal. Nesta tese foi desenvolvida uma nova arquitetura de transcetor coerente simplificada com um melhor desempenho para aplicações de curto alcance. Em particular, o desenvolvimento de técnicas de processamento digital de sinal para a reconstrução de fase, bem como de outros subsistemas de processamento digital de sinal que minimizem os requerimentos de hardware e a sua otimização de desempenho são o foco principal desta tese. O princípio fundamental do transcetor proposto é baseado na receção de um sinal que satisfaz a condição mínima de fase na deteção direta. Para reconstruir a informação de fase em falta causada pela deteção direta, um novo método de valor DC que explora sinais de banda lateral única e as propriedades DC da condição de fase mínima é desenvolvido nesta tese. O método de valor DC facilita a reconstrução da fase à frequência de amostragem de Nyquist e requer um sinal piloto de baixa intensidade. Além disso, a validação experimental do método de valor DC foi executada com sucesso em ligações óticas de curto alcance. Adicionalmente, foi realizado um estudo intensivo do método de valor DC para otimizar o desempenho do sistema. Neste processo de otimização, verificou-se que o fator de contribuição da portadora é um parâmetro importante para explorar todas as vantagens do método de valor DC. Neste contexto, é proposto um novo método para a sua estimativa. Por último, o desempenho do método de valor DC é otimizado recorrendo a mapeamento probabilístico de constelação com taxa adaptativa.Programa Doutoral em Engenharia Eletrotécnic

Spectral Properties of Phase Noises and the Impact on the Performance of Optical Interconnects

The non-ending growth of data traffic resulting from the continuing emergence of Internet applications with high data-rate demands sets huge capacity requirements on optical interconnects and transport networks. This requires the adoption of optical communication technologies that can make the best possible use of the available bandwidths of electronic and electro-optic components to enable data transmission with high spectral efficiency (SE). Therefore, advanced modulation formats are required to be used in conjunction with energy-efficient and cost-effective transceiver schemes, especially for medium- and short-reach applications. Important challenges facing these goals are the stringent requirements on the characteristics of optical components comprising these systems, especially laser sources. Laser phase noise is one of the most important performance-limiting factors in systems with high spectral efficiency. In this research work, we study the effects of the spectral characteristics of laser phase noise on the characterization of lasers and their impact on the performance of digital coherent and self-coherent optical communication schemes. The results of this study show that the commonly-used metric to estimate the impact of laser phase noise on the performance, laser linewidth, is not reliable for all types of lasers. Instead, we propose a Lorentzian-equivalent linewidth as a general characterization parameter for laser phase noise to assess phase noise-related system performance. Practical aspects of determining the proposed parameter are also studied and its accuracy is validated by both numerical and experimental demonstrations. Furthermore, we study the phase noises in quantum-dot mode-locked lasers (QD-MLLs) and assess the feasibility of employing these devices in coherent applications at relatively low symbol rates with high SE. A novel multi-heterodyne scheme for characterizing the phase noise of laser frequency comb sources is also proposed and validated by experimental results with the QD-MLL. This proposed scheme is capable of measuring the differential phase noise between multiple spectral lines instantaneously by a single measurement. Moreover, we also propose an energy-efficient and cost-effective transmission scheme based on direct detection of field-modulated optical signals with advanced modulation formats, allowing for higher SE compared to the current pulse-amplitude modulation schemes. The proposed system combines the Kramers-Kronig self-coherent receiver technique, with the use of QD-MLLs, to transmit multi-channel optical signals using a single diode laser source without the use of the additional RF or optical components required by traditional techniques. Semi-numerical simulations based on experimentally captured waveforms from practical lasers show that the proposed system can be used even for metro scale applications. Finally, we study the properties of phase and intensity noise changes in unmodulated optical signals passing through saturated semiconductor optical amplifiers for intensity noise reduction. We report, for the first time, on the effect of phase noise enhancement that cannot be assessed or observed by traditional linewidth measurements. We demonstrate the impact of this phase noise enhancement on coherent transmission performance by both semi-numerical simulations and experimental validation

Advanced Digital Signal Processing Techniques for High-Speed Optical Links

L'abstract è presente nell'allegato / the abstract is in the attachmen

Subcarrier Multiplexing Based Transponder Design

This thesis presents the design and demonstration of high-speed transponders using analogue implemented subcarrier multiplexing (SCM) technique to simplify digital signal processing (DSP) for different applications. A 144-Gb/s filter bank multicarrier (FBMC) transceiver is numerically demonstrated for 2-km standard single mode fibre (SSMF) transmission. Without nonlinear or chromatic dispersion (CD) compensation nor channel equalization, the FBMC system outperforms the orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) counterpart, and the transmission penalty for the 8-subcarrier FBMC system is 2.4 dB. For amplifier-free 80-km transmission, a 134-Gb/s coherent transceiver utilizing heterodyne detection and doubly differential (DD) quadrature phase shift keying (QPSK) is numerically demonstrated. Without CD compensation nor carrier recovery, transmission penalty and performance degradation for frequency offsets within ±2 GHz is negligible. To further improve interface rate, a 200-Gb/s DD QPSK transceiver using hybrid-assisted tandem single sideband (TSSB) modulation and digital coherent detection is numerically verified. However, guard bands and QPSK used in both transponders result in low spectral density, and conventional DD decoding degrades receiver sensitivity by 7 dB. To overcome these problems, a 209-Gb/s coherent transponder utilizing DD two amplitude/eight-phase shift keying (2ASK-8PSK) and 11-tap multi-symbol DD decoding is experimentally demonstrated, with an implementation penalty of 5.9 dB and a performance penalty of 1 dB for 100-km transmission. For long-haul application, a 62-GBaud SCM 16-ary quadrature amplitude modulation (16QAM) transceiver employing a single in-phase quadrature (IQ) mixer, simple transmitter-side DSP, and sub-band detection is demonstrated, giving spectral efficiency of ~2.7 b/s/Hz/polarization and OSNR penalty of 6.6 dB. By resorting to hybrid-assisted TSSB modulation, the aggregate symbol rate of the SCM transmitter is improved to 86 GBaud. With sub-band coherent detection and a 31-tap multi-input multi-output (MIMO) equalizer, an implementation penalty of 2 dB and spectral efficiency of ~3.6 b/s/Hz/polarization are achieved

Overview of high-speed TDM-PON beyond 50 Gbps per wavelength using digital signal processing [Invited Tutorial]

The recent evolution of passive optical network standards and related research activities for physical layer solutions that achieve bit rates well above 10 Gbps per wavelength (lambda) is discussed. We show that the advancement toward 50, 100, and 200 Gbps/lambda will certainly require a strong introduction of advanced digital signal processing (DSP) technologies for linear, and maybe nonlinear, equalization and for forward error correction. We start by reviewing in detail the current standardization activities in the International Telecommunication Union and the Institute of Electrical and Electronics Engineers, and then we present a comparison of the DSP approaches for traditional direct detection solutions and for future coherent detection approaches. (c) 2022 Optica Publishing Grou

Directly Phase Modulated Transmitters and Coherent Recivers for Future Passive Optical Networks (PON)

En los últimos años, el tráfico de dato transmitido en las redes ópticas de acceso ha crecido exponencialmente debido a nuevos servicios como pueden ser la computación en la nube, el video online, la realidad virtual y aumentada, el internet de las cosas (IoT) y la convergencia entre las redes ópticas y redes inalámbricas en el paradigma del 5G. Estos nuevos servicios endurecen los requerimientos de las redes ópticas de acceso, como pueden ser unas tasas de datos más altas, un mayor alcance y un mayor número de usuarios. Para abordar estos requerimientos, esta tesis ha investigado, desarrollado y analizado nuevas tecnologías para transmisores y receptores orientadas a los dos tipos de redes ópticas de acceso que la comunidad científica ha identificado como posibles candidatas. Estos dos tipos de redes ópticas son las redes uDWDM y las redes TWDM como las redes NG-PON2 y sus evoluciones.Las redes uDWDM están basadas en la transmisión de tasas de datos relativamente bajas, por debajo de 2.5 Gbps, que son dedicadas en su totalidad a los usuarios finales. Estas tasas de datos relativamente bajas son multiplexadas en longitud de onda usando intervalos frecuenciales estrechos, del orden de 12.5 GHz o 6.25 GHz. En esta tesis, los transmisores modulados directamente en fase se han propuesto como posibles candidatos para estas redes uDWDM. En concreto, se han propuesto un DFB modulado directamente en fase con una tasa de datos de 1 Gbps; un RSOA bombeado por un VCSEL y modulado directamente en fase con una tasa de datos de 1 Gbps; y un VCSEL modulado directamente en fase con una tasa de datos de 1.25 Gbps y 2.5 Gbps. Estas señales moduladas directamente en fase son recibidas con un receptor heterodino con un único fotodiodo (PD) para mantener el coste tan bajo como sea posible. La combinación de estos transmisores modulados directamente en fase con el receptor heterodino con un único PD ha sido probada como unos candidatos muy prometedores para las redes ópticas de acceso basadas en redes uDWDM. Estas combinaciones proveen sensibilidades que varían entre -39.5 dBm y -52 dBm, que se traducen en balances de potencia que van desde 38.5 dB a 51 dB y por lo tanto en ratios de división o número de usuarios de entre 128 y 1024 después de una transmisión de 50 km a través de fibra monomodo estándar (SSMF).Además, los links de 1 Gbps formados por la modulación directa de DFBs o de RSOAs bombeados por VCSELs y el receptor heterodino con un único PD son usados como enlace de subida en canales bidireccionales. Estos enlaces de subida son combinados con enlaces de bajada basados en Nyquist-DPSK generada con un MZM y recibidos con un receptor heterodino de un único PD. Como parte de análisis de los canales bidireccionales, se ha analizado el estudio de la viabilidad del uso de LOs de bajo coste, como DFBs o VCSELs, en los receptores heterodinos con un único PD. Estos canales bidireccionales son también unos candidatos prometedores para las futuras redes uDWDM, ya que en esta tesis se ha probado que pueden proveer enlaces full-duplex de 1 Gbps usando intervalos frecuenciales tan pequeños como 6.25 GHz o 5 GHz. Estos canales bidireccionales tienen balances de potencia que van desde 37 dB a 42 dB y tienen posibles ratios de división de 128 o 256 después de una transmisión de 50 km a través de SSMF.Esta tesis también ha investigado y desarrollado receptores quasicoherentes para redes NG-PON2 y sus evoluciones. Este tipo de redes están basadas en altas tasas de datos, como 10 Gbps para redes NG-PON2 y 25 Gbps para las futuras evoluciones de NG-PON2, en entornos multi longitud de onda donde los usuarios son multiplexados en tiempo y longitud de onda (TWDM). El receptor quasicoherente usa la amplificación coherente gracias a la recepción heterodina y por tanto la sensibilidad del receptor es mejorada en comparación con los esquemas de detección directa. El receptor quasicoherente es independiente a la polarización, lo cual es una característica importante para los receptores coherentes. Además, el receptor quasicoherente permite seleccionar el canal de trabajo sin la necesidad de filtros ópticos y es un receptor independiente de la longitud de onda debido a que el canal de trabajo se puede elegir ajustando la longitud de onda del LO. El receptor quasicoherente de 10 Gbps muestra una sensibilidad -35.2 dBm y por tanto permite un balance de potencias de 35.64 dB y un ratio de división de 128 después de una transmisión de 40 km a través de SSMF.La combinación del receptor quasicoherente con un ecualizador FFE/DFE permite combatir la dispersión cromática de la banda C y conseguir un link de 25 Gbps con un alcance de 20 km a través de SSMF. El receptor quasicoherente a 25 Gbps con ecualización FFE/DFE muestra una mejor sensibilidad de -30.5 dBm con el llamado ecualizador de altas prestaciones, lo que lleva a un balance de potencias de25 dB. Si se utilizada el llamado ecualizador de baja complejidad, la sensibilidad cae a -27 dBm y el balance de potencias cae a 23 dBm. En ambos casos, el receptor quasicoherente a 25 Gbps con ecualización FFE/DFE permite un ratio de división de 32 después de una transmisión de 20 km a través de SSMF.En conclusión, esta tesis ha presentado transmisores (DFB, RSOA y VCSEL) modulados directamente en fase combinados con un receptor heterodino con un único PD como potenciales candidatos para las redes uDWDM. Esta tesis también ha presentados los receptores quasicoherentes como unos candidatos muy prometedores para las redes NG-PON2 y sus futuras evoluciones.<br /

Optical Switching for Scalable Data Centre Networks

This thesis explores the use of wavelength tuneable transmitters and control systems within the context of scalable, optically switched data centre networks. Modern data centres require innovative networking solutions to meet their growing power, bandwidth, and scalability requirements. Wavelength routed optical burst switching (WROBS) can meet these demands by applying agile wavelength tuneable transmitters at the edge of a passive network fabric. Through experimental investigation of an example WROBS network, the transmitter is shown to determine system performance, and must support ultra-fast switching as well as power efficient transmission. This thesis describes an intelligent optical transmitter capable of wideband sub-nanosecond wavelength switching and low-loss modulation. A regression optimiser is introduced that applies frequency-domain feedback to automatically enable fast tuneable laser reconfiguration. Through simulation and experiment, the optimised laser is shown to support 122×50 GHz channels, switching in less than 10 ns. The laser is deployed as a component within a new wavelength tuneable source (WTS) composed of two time-interleaved tuneable lasers and two semiconductor optical amplifiers. Switching over 6.05 THz is demonstrated, with stable switch times of 547 ps, a record result. The WTS scales well in terms of chip-space and bandwidth, constituting the first demonstration of scalable, sub-nanosecond optical switching. The power efficiency of the intelligent optical transmitter is further improved by introduction of a novel low-loss split-carrier modulator. The design is evaluated using 112 Gb/s/λ intensity modulated, direct-detection signals and a single-ended photodiode receiver. The split-carrier transmitter is shown to achieve hard decision forward error correction ready performance after 2 km of transmission using a laser output power of just 0 dBm; a 5.2 dB improvement over the conventional transmitter. The results achieved in the course of this research allow for ultra-fast, wideband, intelligent optical transmitters that can be applied in the design of all-optical data centres for power efficient, scalable networking

Optics for AI and AI for Optics

Artificial intelligence is deeply involved in our daily lives via reinforcing the digital transformation of modern economies and infrastructure. It relies on powerful computing clusters, which face bottlenecks of power consumption for both data transmission and intensive computing. Meanwhile, optics (especially optical communications, which underpin today’s telecommunications) is penetrating short-reach connections down to the chip level, thus meeting with AI technology and creating numerous opportunities. This book is about the marriage of optics and AI and how each part can benefit from the other. Optics facilitates on-chip neural networks based on fast optical computing and energy-efficient interconnects and communications. On the other hand, AI enables efficient tools to address the challenges of today’s optical communication networks, which behave in an increasingly complex manner. The book collects contributions from pioneering researchers from both academy and industry to discuss the challenges and solutions in each of the respective fields

Coherent terabit/s communications using chip-scale optical frequency comb sources

Der Visual Networking Index (VNI) der Firma Cisco weist für den weltweiten Internetverkehr eine durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 26% aus und prognostiziert 2022 einen jährliche Datenverkehr von 4,8 Zettabyte [1]. Um diesem Anstieg des Netzwerkverkehrs zu begegnen, ist die kohärente Datenübertragung in Kombination mit sogenanntem Wellenlängenmultiplex (engl. wavelength-division multiplexing, WDM) in Langstrecken-Glasfasernetzwerken zum Standard geworden. Mit der verstärkten Nutzung von Cloud-basierten Diensten, dem wachsenden Trend, Inhalte in die Nähe der Endbenutzer zu bringen, und der steigenden Anzahl angeschlossener Geräte in sog. Internet-of-Things-(IoT-)Szenarien, wird der Datenverkehr auf allen Netzebenen voraussichtlich weiter drastisch ansteigen. Daher wird erwartet, dass die WDM-Übertragung mittelfristig auch kürzere Verbindungen verwendet werden wird, die in viel größeren Stückzahlen eingesetzt werden als Langstreckenverbindungen und bei denen die Größe und die Kosten der Transceiver-Baugruppen daher wesentlich wichtiger sind. In diesem Zusammenhang werden optische Frequenzkammgeneratoren als kompakte und robuste Mehrwellenlängen-Lichtquellen eine wichtige Rolle spielen. Sie können sowohl auf der Sender- als auch auf der Empfängerseite einer kohärenten WDM-Verbindung eine große Anzahl wohldefinierter optischer Träger oder Lokaloszillator-Signale liefern. Ein besonders wichtiger Vorteil der Frequenzkämme ist die Tatsache, dass die Spektrallinien von Natur aus äquidistant sind und durch nur zwei Parameter − die Mittenfrequenz und den freien Spektralbereich − definiert werden. Dadurch kann eine auf eine individuelle Frequenzüberwachung der einzelnen Träger verzichtet werden, und etwaige spektrale Schutzbänder zwischen benachbarten Kanälen können stark reduziert werden oder komplett wegfallen. Darüber hinaus erleichtert die inhärente Phasenbeziehung zwischen den Trägern eines Frequenzkamms die gemeinsame digitale Signalverarbeitung der WDM-Kanäle, was die Empfängerkomplexität reduzieren und darüber hinaus auch die Kompensation nichtlinearer Kanalstörungen ermöglichen kann. Unter den verschiedenen Kammgeneratoren sind Bauteile im Chip-Format der Schlüssel für künftige WDM-Transceiver, die eine kompakte Bauform aufweisen und sich kosteneffizient in großen Stückzahlen herstellen lassen sollen. Gegenstand dieser Arbeit ist daher die Untersuchung von neuartigen Frequenzkammgeneratoren im Chip-Format im Hinblick auf deren Eignung für die massiv parallele WDM-Übertragung. Diese Bauteile lassen sich nicht nur als Mehrwellenlängen-Lichtquellen auf der Senderseite einsetzen, sondern bieten sich auch als Mehrwellenlängen-Lokaloszillatoren (LO) für den parallelen kohärenten Empfang mehrerer WDM-Kanäle an. Bei den untersuchten Bauteilen handelt es sich um gütegeschaltete Laserdioden (engl. Gain-Switched Laser Diodes), modengekoppelte Laserdioden auf Basis von Quantenstrich-Strukturen (Quantum-Dash Mode-Locked Laser Diodes, QD-MLLD) und sog. Kerr-Kamm-Generatoren, die optische Nichtlinearitäten dritter Ordnung in Ringresonatoren hoher Güte ausnutzen. Der Schwerpunkt liegt dabei auf Datenübertragungsexperimenten, die die Eignung der verschiedenen Kammquellen untersuchen und die in den internationalen Fachzeitschriften Nature und Optics Express veröffentlicht wurden [J1]-[J4]. Kapitel 1 gibt eine allgemeine Einführung in das Thema der optischen Datenübertragung und der zugehörigen WDM-Verfahren. In diesem Zusammenhang werden die Vorteile optischer Frequenzkämme als Lichtquellen für die WDM-Datenübertragung und den WDM-Empfang erläutert. Die einige Inhalte dieses Kapitels sind dem Buchkapitel [B1] entnommen, wobei Änderungen zur Anpassung an die Struktur und Notation der vorliegenden Arbeit vorgenommen wurden. In Kapitel 2 wird eine grundlegende Einführung in optische Kommunikations-systeme mit Schwerpunkt auf Hochleistungsverbindungen gegeben, die auf WDM und kohärenten Übertragungsverfahren beruhen. Außerdem wird die integrierte Optik als wichtiges technologisches Element zum Bau kostengünstiger und kompakter WDM-Transceiver vorgestellt. Das Kapitel gibt ferner einen Überblick über verschiedene optische Frequenzkammgeneratoren im Chip-Format, die sich als Mehrwellenlängen-Lichtquellen für solche Transceiver anbieten, und es werden grundlegende Anforderungen an optische Frequenzkammgeneratoren formuliert, die für WDM-Anwendungen relevant sind. Das Kapitel endet mit einer vergleichenden Diskussion der verschiedenen Kammgeneratoren sowie einer Zusammenfassung ausgewählter WDM-Datenübertragungsexperimente, die mit diesen Kammgeneratoren demonstriert wurden. In Kapitel 3 wird die kohärente WDM-Sendetechnik und der kohärente WDM-Empfang mit einer gütegeschalteten Laserdiode (GSLD) diskutiert. Im Mittelpunkt der Arbeit steht ein Versuchsaufbau, in dem der empfängerseitige Kammgenerator aktiv mit dem senderseitigen Generator synchronisiert wurde. Das Experiment stellt die weltweit erste Demonstration einer kohärenten WDM-Übertragung mit Datenraten von über 1 Tbit/s dar, bei dem synchronisierte Frequenzkämme als Mehrwellenlängen-Lichtquelle am Sender und als Mehrwellenlängen-LO am Empfänger verwendet werden. Kapitel 4 untersucht das Potenzial von QD-MLLD als Mehrwellenlängen-Lichtquellen für die WDM-Datenübertragung. Diese Kammgeneratoren sind aufgrund ihrer kompakten Größe und des einfachen Betriebs besonders attraktiv. Die erzeugten Kammlinien weisen jedoch ein hohes Phasenrauschen auf, das die Modulationsformate in früheren Übertragungsexperimenten auf 16QAM begrenzte. In diesem Kapitel wird gezeigt, dass QD-MLLD die WDM-Übertragung mit Modulationsformaten jenseits von 16QAM unterstützen kann, wenn eine optische Rückkopplung durch einen externen Resonator zur Reduzierung des Phasenrauschens der Kammlinien verwendet wird. In den Experimenten wird eine Reduzierung der intrinsischen Linienbreite um etwa zwei Größenordnungen demonstriert, was eine 32QAM-WDM-Übertragung ermöglicht. Die Demonstration der Datenübertragung mit einer Rate von 12 Tbit/s über eine 75 km lange Faser mit einer spektralen Netto-Effizienz von 7,5 Bit/s/Hz stellt dabei die höchste für diese Bauteile gezeigte spektrale Effizienz dar. Gegenstand von Kapitel 5 ist die WDM-Übertragung und der kohärente Empfang mit QD-MLLD vor. Die Vorteile der Skalierbarkeit von QD-MLLD für massiv parallele WDM-Verbindungen werden also nicht nur am Sender, wie in Kapitel 4 beschrieben, sondern auch am Empfänger ausgenutzt. So konnte ein Datenstrom mit einer Rohdatenrate von 4,1 Tbit/s über eine Distanz von 75 km übertragen werden, indem ein Paar von QD-MLLD mit ähnlichen freien Spektralbereichen verwendet wurde – ein Bauteil zur Erzeugung der optischen Träger am WDM-Sender und ein weiteres Bauteil zur Bereitstellung der erforderlichen LO-Töne für den kohärenten WDM-Empfang. Kapitel 6 beschreibt WDM-Datenübertragungsexperimente mit Hilfe von Kerr-Kamm-Generatoren. Dazu werden sog. dissipative Kerr-Solitonen (engl. dissipative Kerr solitons, DKS) in integriert-optischen Mikroresonatoren genutzt, die wegen zur Erzeugung einer streng periodischen Folge ultra-kurzer optischer Impulsen im Zeitbereich und damit zu einem breitbandigen, für WDM-Systeme sehr gut geeigneten Frequenzkamm führen. Mit diesen DKS-Kämmen wird ein Datenstrom mit einer Rohdatenrate von 55,0 Tbit/s über eine 75 km lange Faser übertragen. Zum Zeitpunkt der Veröffentlichung war dies die höchste Datenrate, welche mit einer chip-basierten Frequenzkammquelle erreicht wurde. Das Ergebnis zeigt das Potenzial der Kammquellen für WDM-Übertragung. Darüber hinaus wird der kohärente Empfang von 93 WDM-Kanälen mit einer Datenrate von 37,2 Tbit/s unter Verwendung eines DKS-Kamms als Multiwellenlängen-LO demonstriert; die Übertragung erfolgt über eine 75 km lange Faser. Diese Arbeiten wurde in der international renommierten wissenschaftlichen Zeitschrift Nature publiziert. Kapitel 7 fasst die Arbeit zusammen und gibt einen Ausblick auf die Anwendung der diskutierten Kammgeneratoren in zukünftigen WDM-Systemen