Improving the modulation bandwidth in semiconductor lasers by passive feedback

We explore the concept of passive-feedback lasers for direct signal modulation at 40 Gbit/s. Based on numerical simulation and bifurcation analysis, we explain the main mechanisms in these devices which are crucial for modulation at high speed. The predicted effects are demonstrated experimentally by means of correspondingly designed devices. In particular a significant improvement of the modulation bandwidth at low injection currents can be demonstrated

Nonlinear dynamics of semiconductor lasers with active optical feedback

An in-depth theoretical as well as experimental analysis of the nonlinear dynamics in semiconductor lasers with active optical feedback is presented. Use of a monolithically integrated multi-section device of sub-mm total length provides access to the short-cavity regime. By introducing an amplifier section as novel feature, phase and strength of the feedback can be separately tuned. In this way, the number of modes involved in the laser action can be adjusted. We predict and observe specific dynamical scenarios. Bifurcations mediate various transitions in the device output, from single-mode steady-state to self-pulsation and between different kinds of self-pulsations, reaching eventually chaotic behavior in the multi-mode limit

High-frequency pulsations in DFB-lasers with amplified feedback

We describe the basic ideas behind the concept of DFB-lasers with short optical feedback for the generation of high-frequency self-pulsations (SPs) and show the theoretical background describing realized devices. It is predicted by theory that the SP frequency increases with increasing feedback strength. To provide evidence for this we propose a novel device design which employs an amplifier section in the integrated feedback cavity of a DFB-laser. We present results from numerical simulations and experiments. It has been shown experimentally that a continuous tuning of the SP frequency from 12 to 45GHz can be adjusted via the control of the feedback strength. The numerical simulations which are in good accordance with experimental investigations give an explanation for a self stabilizing effect of the SPs due to the additional carrier dynamic in the integrated feedback cavity

Photonic Provisioning Using a Packaged SOI Hybrid All-Optical Wavelength Converter in a Meshed Optical Network Testbed

n/

Securing the SOME/IP communication in adaptive AUTOSAR

Die Entwicklung einer neuen Generation vernetzter, (teil-)autonomer und zumindest teilweise elektrisch betriebener Fahrzeuge fordert von der Automobilindustrie den Wechsel zu einer neuen Fahrzeugarchitektur, welche den Einsatz dynamischer Softwarekomponenten auf leistungsstarker Hardware ermöglicht. Um den schnellen Austausch der notwendigen Informationen zwischen einzelnen Systemen zu gewährleisten, werden zudem On-Board Kommunikationsnetze mit hoher Bandbreite benötigt. Die adaptive AUTomotive Open System ARchitecture (AUTOSAR) Plattform in Verbindung mit IP-basierter, service-orientierter Kommunikation soll die Basis für diese neue Fahrzeuggeneration bereitstellen. Für eine hohe Abstraktionsebene der Kommunikation zwischen einzelnen Softwarekomponenten sieht die adaptive AUTOSAR Spezifikation den Einsatz der Scalable service-Oriented MiddlewarE over IP (SOME/IP) vor, welche den dynamischen Aufbau von Kommunikationskanälen zwischen den Komponenten zur Laufzeit des Systems ermöglicht (Service Discovery). Durch den hohen Grad der Vernetzung von Fahrzeugen, insbesondere durch die Internetanbindung via moderner Mobilfunkstandards, steigt zugleich die Gefahr von Angriffen auf Fahrzeuge durch Hacker und Schadsoftware. Um dennoch die Sicherheit der übertragenen Daten, und damit indirekt die Sicherheit der Passagiere, zu gewährleisten, müssen die eingesetzten Kommunikationsprotokolle höchsten Sicherheitsansprüchen genügen. Nach einer kurzen Einführung der adaptive AUTOSAR Plattform und des SOME/IP-Protokolls wird in der folgenden Arbeit eine Gefahren- und Risikoanalyse der Fahrzeugarchitektur durchgeführt. Dabei liegt der Schwerpunkt auf der Analyse der On-Board Kommunikation. Weiterhin werden Sicherheitsprotokolle untersucht, welche die aufgedeckten Schwachstellen wirksam und effizient absichern, wobei auf den Einsatz asymmetrischer Verfahren soweit wie möglich verzichtet wird. Insbesondere werden Protokolle zur Absicherung von Multicast-basierter Kommunikation betrachtet, da das SOME/IP-Protokoll für die Implementierung effizienter Gruppenkommunikation und das Auffinden von Softwarekomponenten IP-Multicast einsetzt. Die betrachteten Protokolle werden im Anschluss auf ihre Kompatibilität mit dem SOME/IP-Standard untersucht und durch Kombination verschiedener Ansätze ein Gesamtkonzept für die Absicherung der gesamten SOME/IP-Kommunikation innerhalb des Systems entwickelt. Während die Unicast-Kommunikation mithilfe des weit verbreiteten Transport Layer Security (TLS) Protokoll erreicht werden kann, wird eine Kombination von TLS und dem Time Efficient Stream Loss-tolerant Authentication (TESLA) Protokoll vorgestellt, um die Multicast-Kommunikation von SOME/IP abzusichern. Wird die Option zur Sitzungswiederaufnahme (Session Resumption) des TLS-Protokolls genutzt, so kommt das vorgestellte Konzept vollkommen ohne asymmetrische Kryptographie aus und erreicht dennoch die Sicherheitseigenschaften Geheimhaltung und Senderauthentifizierung für alle Kommunikationskonzepte des SOME/IP Protokolls. Die Authentizität übertragener Nachrichten kann dabei insbesondere auch dann garantiert werden, wenn ein Angreifer vollständige Kontrolle über einen Kommunikationspartner besitzt

Up to 40 Gb/s Directly Modulated Laser Operating at Low Driving Current: Buried-Heterostructure Passive Feedback Laser (BH-PFL)

A directly modulated 1.55-m buriedheterostructure passive feedback laser exhibits a high modulation bandwidth of up to 34 GHz at moderate distributed-feedback (DFB) section currents between 20 and 60 mA. A very flat frequency response and a low alpha parameter have been demonstrated in the small signal modulation analysis. The device has open eyes at data rates of 25 and 40 Gb/s with reduced frequency chirp

Improving the Modulation Bandwidth in Semiconductor Lasers by Passive Feedback

We explore the concept of passive-feedback lasers (PFLs) for direct signal modulation at 40 Gb/s. Based on numerical simulation and bifurcation analysis, we explain the main mechanisms in these devices that are crucial for modulation at high speed. The predicted effects are demonstrated experimentally by means of correspondingly designed devices. In particular, a significant improvement of the modulation bandwidth at low-injection currents can be demonstrate

The BOOM project: A new generation of photonic routing subsystems using hybrid integration on silicon-on-insulator waveguide boards

The European BOOM project aims at the realization of high-capacity photonic routers using the silicon material as the base for functional and cost-effective integration. Here we present the design, fabrication and testing of the first BOOMgeneration of hybrid integrated silicon photonic devices that implement key photonic routing functionalities. Ultra-fast all-optical wavelength converters and micro-ring resonator UDWDM label photodetectors are realized using either 4um SOI rib or SOI nanowire boards. For the realization of these devices, flip-chip compatible non-linear SOAs and evanescent PIN detectors have been designed and fabricated. These active components are integrated on the SOI boards using high precision flip-chip mounting and heterogeneous InP-to-silicon integration techniques. This type of scalable and cost-effective silicon-based component fabrication opens up the possibility for the realization of chip-scale, power efficient, Tb/s capacity photonic routers