Energieeffiziente Phasenschieber für leistungsfähige optische Signalverarbeitung mit adaptiven Filterstrukturen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Peter Krummrich
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 389348913

Die Ziele des Projektes bestehen in der Erforschung und exemplarischen Herstellung von adaptiven, planaren, integrierten optischen Filterstrukturen, welche die in optischen Weitverkehrs-Datenübertragungsnetzen auftretenden linearen Störeffekte kompensieren können, energie-effizienter arbeiten als entsprechende digitale Filter und die Umsetzung von in der digitalen Ebene nicht realisierbaren Ansätzen erlauben. Ein solches Bauteil könnte energieintensive Funktionen der bisher in optischen Weitverkehrs-Datenübertragungssystemen eingesetzten elektronischen DSP übernehmen und damit den Energieverbrauch in diesen Systemen signifikant reduzieren. Weiterhin könnte in Übertragungssystemen mit kürzerer Reichweite eine Kombination aus adaptiven optischen Entzerrern mit Direktempfang einen Verzicht auf teure und viel Energie verbrauchende kohärente Empfänger mit optischem Überlagerungsempfang ermöglichen oder einen einfacheren Aufbau der Sender mit weniger anspruchsvollen elektrooptischen Komponenten zulassen. Beide Maßnahmen ermöglichen die Realisierung kostengünstigerer, energieeffizienterer und trotzdem leistungsfähiger Übertragungskonzepte. Dadurch kommt solchen Filterstrukturen, insbesondere vor dem Hintergrund des weltweit exponentiell wachsenden Energiebedarfs von optischen Weitverkehrs-Datenübertragungssystemen, eine hohe praktische Bedeutung zu.Mit den im Projekt durchzuführenden Arbeiten sollen die Grundlagen geschaffen werden für die Realisierung einer Plattform zum Aufbau energieeffizienter adaptiver passiver Filterstrukturen. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Erforschung und Bereitstellung energieeffizienter Phasenschieber. Durch den anschließenden exemplarischen Aufbau von Filterstrukturen soll die Eignung der Phasenschieber für die angedachten Filterstrukturen untersucht werden. Wenn die Realisierung der energieeffizienten Phasenschieber im Rahmen der Filterplattform gelingt, lassen sich vielseitige nützliche optische Signalverarbeitungsfunktionen bereitstellen wie beispielsweise die Verbesserung der Qualität von Sendesignalen oder die Reduktion von Signalverzerrungen nach der Übertragung durch Entzerrung. Damit die Plattform gute Eigenschaften für eine optische Signalverarbeitung aufweist und viele leistungsfähige Filterkonzepte realisiert werden können, müssen sich viele Elemente wie beispielsweise Filterstufen kaskadieren lassen. Eine einzelne Filterstufe darf daher nur eine Einfügedämpfung von maximal 1 dB aufweisen, um die Einfügedämpfung der gesamten Kaskade aus bis zu 10 Filterstufen oder mehr in vertretbaren Grenzen halten zu können. Weiterhin sollen sich die Filterkoeffizienten mit Zeitkonstanten von wenigen Nanosekunden adaptieren lassen, damit die Filtereigenschaften ausreichend schnell angepasst werden können. Zur Realisierung einer Filterplattform mit diesen Eigenschaften erscheint eine Kombination von Polymeren mit hohen EO-Koeffizienten mit dämpfungsarmen SiON-Wellenleitern besonders gut geeignet.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen