Low power all-digital radio-over-fiber transmission for 28-GHz band using parallel electro-absorption modulators

We present a low-power all-digital radio-over-fiber transmitter for beyond 28-GHz using sigma-delta modulation, a 140mW NRZ driver and parallel electro-absorption modulators. 5.25Gb/s (2.625Gb/s) 64-QAM is transported over 10-km SSMF at 1560nm with 7.6% (5.2%) EVM

Low power all-digital radio-over-fiber transmission for 28-GHz band using parallel electro-absorption modulators

We present a low-power all-digital radio-over-fiber (RoF) transmitter for the 28 GHz band using sigma-delta modulation. Using a parallel electro-absorption modulator (EAM) structure, the radio signal upconversion is split between the electrical and the optical domains. This halves the maximum bandwidth requirement of the driver circuit with respect to conventional implementations. Furthermore, the effect of chromatic dispersion can be mitigated by tuning the optical phase and amplitude applied to the individual modulators, such that transmission notches are partially removed. The modulator structure is described using simplified models and verified in VPI TransmissionMaker. Experimental results using a 140 mW non-return-to-zero (NRZ) driver and parallel EAMs are provided and yield an error vector magnitude (EVM) of 7.6% (5.2%) when transporting a radio signal modulated at 28 GHz with 5.25 Gb/s (2.625 Gb/s) 64-QAM over 10 km standard single mode fiber (SSMF) at 1560 nm

Coherent modulation up to 100 GBd 16QAM using silicon-organic hybrid (SOH) devices

We demonstrate the generation of higher-order modulation formats using silicon-based inphase/quadrature (IQ) modulators at symbol rates of up to 100 GBd. Our devices exploit the advantages of silicon-organic hybrid (SOH) integration, which combines silicon-on-insulator waveguides with highly efficient organic electro-optic (EO) cladding materials to enable small drive voltages and sub-millimeter device lengths. In our experiments, we use an SOH IQ modulator with a {\pi}-voltage of 1.6 V to generate 100 GBd 16QAM signals. This is the first time that the 100 GBd mark is reached with an IQ modulator realized on a semiconductor substrate, leading to a single-polarization line rate of 400 Gbit/s. The peak-to-peak drive voltages amount to 1.5 Vpp, corresponding to an electrical energy dissipation in the modulator of only 25 fJ/bit

Photonic Modulation and Demodulation techniques for Multi-Gb/s Millimetre wave Wireless Links

Los sistemas de radio sobre fibra(Radio Over fibre ROF) ofrecen el ancho de banda y flexibilidad necesario para la generación y distribución de del señales inalámbricas del futuro en una arquitectura de red óptica, que reduce el coste de las redes centralizando el procesado y simplificando la ubicación de la antena (estación de base EB). El uso de sistemas de comunicaciones ópticas como una media de transporte de señales inalámbricas en enlaces RoF reduce el cuello de botella entre los estándares de acceso inalámbrico y cableado en un dominio convergente óptico. Las redes de acceso ópticas están evolucionando con capacidades de hasta 10 Gb/s con el estándard 10GEPON, dejando un cuello de botella entre tecnologías de acceso inalámbrico y óptico. . Eso ha motivado gran esfuerzo de investigación en la generación y distribución de señales inalámbricas de alta capacidad (> 10 Gb/s) basada en RoF. En esta tesis se ha investigado el uso de técnicas fotónicas para la generación , distribución y demodulación de señales inalámbricas moduladas vectorialmente. Esta tesis está principalmente dedicada a la generación de señales inalámbricas espectralmente eficientes como la modulación de fase en cuadratura (QPSK) o modulación de amplitud cuadratura de multinivel (M-QAM). El trabajo presentado en esta tesis está clasificado en dos partes: la primera de ellas trata de las técnicas fotónicas que utilizan señales eléctricas coherente para la generación y demodulación de señales inalámbricas, mientras la segunda parte trata de usar señales ópticas incoherentes. En la primera parte de la tesis, están presentadas diferentes arquitecturas de sistemas y están analizadas numéricamente, y demostradas experimentalmente. Un nuevo concepto denominado "modulación vectorial fotónica" (PVM) es propuesto para la generación de señales inalámbricas con una modulación M-QAM. Basado en esta técnica se presenta la generación de señales de capacidad 10Gb/s con una modulación de QPSK y 16-QAM.Sambaraju -, R. (2010). Photonic Modulation and Demodulation techniques for Multi-Gb/s Millimetre wave Wireless Links [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/8857Palanci

Microwave Photonic Applications - From Chip Level to System Level

Die Vermischung von Mikrowellen- und optischen Technologien – Mikrowellenphotonik – ist ein neu aufkommendes Feld mit hohem Potential. Durch die Nutzung der Vorzüge beider Welten hat die Mikrowellenphotonik viele Anwendungsfälle und ist gerade erst am Beginn ihrer Erfolgsgeschichte. Der Weg für neue Konzepte, neue Komponenten und neue Anwendungen wird dadurch geebnet, dass ein höherer Grad an Integration sowie neue Technologien wie Silicon Photonics verfügbar sind. In diesem Werk werden zuerst die notwendigen grundlegenden Basiskomponenten – optische Quelle, elektro-optische Wandlung, Übertragungsmedium und opto-elektrische Wandlung – eingeführt. Mithilfe spezifischer Anwendungsbeispiele, die von Chipebene bis hin zur Systemebene reichen, wird der elektrooptische Codesign-Prozess veranschaulicht. Schließlich werden zukünftige Ausrichtungen wie die Unterstützung von elektrischen Trägern im Millimeterwellen- und THz-Bereich sowie Realisierungsoptionen in integrierter Optik und Nanophotonik diskutiert.The hybridization between microwave and optical technologies – microwave photonics – is an emerging field with high potential. Benefitting from the best of both worlds, microwave photonics has many use cases and is just at the beginning of its success story. The availability of a higher degree of integration and new technologies such as silicon photonics paves the way for new concepts, new components and new applications. In this work, first, the necessary basic building blocks – optical source, electro-optical conversion, transmission medium and opto-electrical conversion – are introduced. With the help of specific application examples ranging from chip level to system level, the electro-optical co-design process for microwave photonic systems is illustrated. Finally, future directions such as the support of electrical carriers in the millimeter wave and THz range and realization options in integrated optics and nanophotonics are discussed

Resonant Tunnelling Optoelectronic Circuits

Nowadays, most communication networks such as local area networks (LANs), metropolitan area networks (MANs), and wide area networks (WANs) have replaced or are about to replace coaxial cable or twisted copper wire with fiber optical cables. Light-wave communication systems comprise a transmitter based on a visible or near-infrared light source, whose carrier is modulated by the information signal to be transmitted, a transmission media such as an optical fiber, eventually utilizing in-line optical amplification, and a receiver based on a photo-detector that recovers the information signal (Liu, 1996)(Einarsson, 1996). The transmitter consists of a driver circuit along a semiconductor laser or a light emitting diode (LED). The receiver is a signal processing circuit coupled to a photo-detector such as a photodiode, an avalanche photodiode (APD), a phototransistor or a high speed photoconductor that processes the photo-detected signal and recovers the primitive information signa

Towards Compact and High Speed Silicon Modulators

Los moduladores son elementos claves para la transmisión de la señal y el procesamiento de la información. Las técnicas de fabricación avanzadas "complementary metal-oxide semiconductor" (CMOS) permiten reducir drásticamente las dimensiones de estos dispositivos de interés para la implementación a gran escala en un chip de silicito a bajo coste. El trabajo realizado en esta tesis se centra en el diseño, la fabricación y la caracterización de estructuras de onda lenta con el objetivo de realizar moduladores compactos y eficientes integrados en un chip de silicio. El trabajo se divide en cuatro capítulos y un capítulo de conclusión y perspectivas. El capítulo uno introduce los fundamentos de física del estado sólido y de los mecanismos básicos de propagación guiada de la luz por reflexión total interna. El capítulo dos presenta los parámetros importantes de los moduladroes electro-ópticos así como un trabajo de recopilación de todos los mecanismos físicos que pueden ser empleados para modular la luz en silicio. Además, se presenta el estado del arte de los moduladores basados en silicio. El capítulo tres presenta el diseño , fabricación y caracterización de un modulador electro-óptico en silicio compacto y eficiente basado en el efecto de onda lenta en una estructura periódica unidimensional integrada, cuya geometría, similar a la de una red de Bragg, permite reducir la velocidad de grupo de un paquetes de ondas. Dicho efecto, se emplea para incrementar la interacción luz-materia y por lo tanto la eficiencia del modulador electro-óptico. El capítulo cuatro demuestra experimentalmente que dicha guía unidimensional periódica puede ser mejorada a fin de conseguir que el efecto de baja velocidad de grupo suceda en un rango mayor de longitudes de onda para posibles aplicaciones como la multiplexación por división de longitudinal de onda. En el capítulo cinco, se proporcionan conclusiones y perspectivas sobre el trabajo realizado.Brimont ., ACJ. (2011). Towards Compact and High Speed Silicon Modulators [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/14345Palanci

Performance improvement and cost reduction techniques for radio over fiber communications

Advanced cost reduction and performance improvement techniques conceived for Radio Over Fiber (ROF) communications are considered. ROF techniques are expected to form the backbone of the future 5G generation of wireless networks. The achievable link performance and the associated deployement cost constitute the most salient metrics of a ROF architecture. In this paper, we commence by providing a rudimentary overview of the ROF architecture and then elaborate on ROF techniques designed for improving the attainable system performance. We conclude by describing the ROF techniques conceived for reducing the ROF system installation costs