Erzeugung von optischen Frequenzkämmen mit Bessel-Spektrum basierend auf Phasenschiebern und Hochfrequenzverstärkern mit variablem Spannungshub

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Manfred Berroth
• Fachliche Zuordnung: Elektronische Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen, Integrierte Systeme, Sensorik, Theoretische Elektrotechnik
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 471290797

Mithilfe von kommerziellen optischen Übertragungssystemen werden heute Datenraten von etwa 100 Gb/s auf einem optischen Träger erreicht. Künftige Systeme sollen mehr als 1 Tb/s aufweisen, um den weltweiten Bedarf an steigenden Datenraten in der Nachrichtentechnik zu decken. Durch Nutzen mehrerer Träger kann die Datenrate signifikant erhöht werden. Im vorliegenden Antrag soll ein integrierter Frequenzkammgenerator mit 50 GHz Kanalabstand (ITU Grid), basierend auf einem neuartigen Konzept, entworfen und untersucht werden. Zunächst wird mithilfe eines elektrooptischen Phasenmodulators ein Frequenzkamm erzeugt, aus dem zwei weit entfernte Träger mittels eines abstimmbaren photonischen Wellenlängenselektors auf je einen Ausgang separiert werden. Dabei ist nur eine monochromatische Laserquelle erforderlich. Aus jedem dieser neu erzeugten Träger wird dann ein weiterer Fre-quenzkamm generiert, wobei beide Kämme überlagert werden, was die Anzahl der Träger am Ausgang signifikant erhöht. Die Ansteuerung aller Modulatoren erfolgt mittels Hochfrequenzleistungsverstärker mit einstellbarer Verstärkung. Diese Flexibilität des Systems erlaubt es, Frequenzkämme mit verschiedener Trägeranzahl zu generieren. Unter Verwendung von hocheffizienten elektrooptischen Polymeren und photonischen Schlitzwellenleitern in den Modulatoren kann die notwendige Hochfrequenzleistung deutlich reduziert werden und die notwendige Bandbreite von 50 GHz erreicht werden. Der Effizienz kommt vor allem im Hinblick auf die monolithische Integration besondere Bedeutung zu, da die Temperaturänderung durch die Verlustleistung der elektrischen Schaltung die photonischen Komponenten beeinflussen kann. Im Vordergrund steht somit die Untersuchung der effizienten und flexiblen Generierung von mehreren Trägern in Bezug auf die an den Modulatoren anliegende Hochfrequenzleistung. Um die Ziele in dem Antrag zu erreichen, arbeiten die Photonik-Gruppe und die IC-Gruppe des Instituts für Elektrische und Optische Nachrichtentechnik eng zusammen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2111: Integrierte Elektronisch-Photonische Systeme für die Ultrabreitbandige Signalverarbeitung
• Mitverantwortliche: Dr.-Ing. Markus Grözing; Dr.-Ing. Wolfgang Vogel