Building blocks of a silicon photonic integrated wavelength division multiplexing transmitter for detector instrumentation = Bausteine für einen integrierten siliziumphotonischen Wellenlängenmultiplexsender zur Detektorinstrumentierung

In dieser Arbeit werden Datenübertragungssysteme für die Detektorinstrumentierung und die Herausforderungen dieser einzigartigen Anwendung untersucht. Begrenzt durch die hohe Strahlungsintensität, den verfügbaren Platz, niedrige Temperaturen usw., liegt die Auslesebandbreite von Detektoren nach dem derzeitigen Stand der Technik im Bereich von einigen zehn Gb/s pro Faser. Angesichts des ständig wachsenden Datenvolumens ist die Verbesserung der Übertragungsbandbreite ein dringend zu lösendes Problem. Daher wird in dieser Arbeit ein universell einsetzbares Konzept für einen integrierten, siliziumphotonischen Sender auf Basis der Wellenlängenmultiplex-Technologie vorgeschlagen. Die angestrebte Übertragungsbandbreite in der ersten Version beträgt 40 Gb/s. Zwei Schlüsselbausteine des integrierten Senders, der Mach-Zehnder-Modulator und der Wellenlängen-Demultiplexer, werden im Detail untersucht. Eine Reihe von Modulatoren mit unterschiedlichen Längen und Ätztiefen werden entworfen, hergestellt und charakterisiert. Für den Entwurf des Demultiplexers wird eine angepasste Entwurfsmethode entwickelt, die mit zwei dedizierten Brennpunkten arbeitet. Ein neuer Entwurfsparameter wird in diese Methode eingeführt, um sie flexibler und leichter anwendbar zu machen. Die Auswirkung der Modifizierung des eingeführten Parameters wird anhand einer Reihe vergleichbarer Bauelemente untersucht. Alle Charakterisierungen bestätigen die Machbarkeit des vorgeschlagenen Konzepts

High-speed and Robust Integrated Silicon Nanophotonics for On-Chip Interconnects

Optical interconnects offer advantages over electrical interconnects such as higher bandwidth, low power, reduced interconnects delay, and immunity to electro-magnetic interference and signal crosstalk. However, in order for optical interconnects to be widely adopted, the technology must be made cost effective and must be simple to implement with CMOS electronics. Silicon photonics offers a great promise due to its inexpensive material and its compatibility with the current CMOS fabrication technology. Moreover, Silicon as a platform has the ability to integrate with different types of the optical components such as photodetector, modulator, light source, and waveguide to form a photonics integrated circuit. The goal of this work is to develop and fabricate devices that utilize a hybrid electronic-photonic integration to enable high performance optoelectronic computing and communication systems that overcome the barriers of electronics and dramatically enhance the performance of circuits and systems. We experimentally demonstrate a novel broadband optical time division multiplexer (OTDM) on a silicon chip. The system has a footprint× 700 micrometer and is inherently broadband with a bandwidth of over 100nm making it suitable for high-speed optical networks on chip. Also, we propose and fabricate a novel design to demultiplex the high bit rates of OTDM data using two differentially operated 5Gb/s modulators. Moreover, we propose a high-speed hybrid optical-time-division-multiplexing (OTDM) and wavelength-division-multiplexing (WDM) system that seamlessly generates high bit-rate data (\u3e200Gbit/s) from a low speed (5Gbit/s) quantum-dot mode locked laser pulse source. By utilizing time and wavelength domains, the proposed design is a promising solution for high-speed, compact and low-power consumption optical networks on chip. And finally, we experimentally demonstrate a robust, low insertion loss, compact Silicon ring resonator electro-optic modulator for Binary Phase Shift Key (BPSK) coding/decoding that encodes data in the phase of light. Our design improves significantly over recently demonstrated PSK modulator designs in terms of insertion loss and stability

Dispositivos fotónicos con base sol-gel y de silicio

Tesis inédita de la Universidad Complutense de Madrid, Facultad de Ciencias Físicas, Departamento de Óptica, leída el 01/07/2013Depto. de ÓpticaFac. de Ciencias FísicasTRUEunpu