Design of ultra dense passive optical network to support high number of end users - Laboratoire Traitement et Communication de l'Information Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2021

Design of ultra dense passive optical network to support high number of end users

Conception d'un réseau optique passif ultra dense permettant de prendre en charge un grand nombre d'utilisateurs finaux

Résumé

In this thesis, we study reflective electroabsorption modulators (EAMs) monolithically integrated with semiconductor optical amplifiers (SOAs) to realize wavelength-independent (colorless) transmitters for low-cost access network applications that require dense deployment of optical transceivers. The devices are based on GaInAsP/InP multiple quantum-wells (MQWs), leveraging semi-insulating buried heterostructure (SI-BH) waveguide and butt-joint integration technologies. We analyze different design tradeoffs by considering three modulator lengths (80, 100 and 150 μm). After fabrication, we perform a complete performance analysis of our components in both static and dynamic modes. We obtain >17 dB SOA gain with a noise figure of about 4 dB. For the EAM, we achieve >33 GHz modulation bandwidth and up to 15 dB dynamic extinction ratio. The EAMs exhibit zero-chirp for reverse bias voltages in the range between −1.2 V and −1.5 V, depending on the operating wavelength. For C-band components, we demonstrate up to 16 km colorless trans-mission, over 15 nm, at 25 Gb/s using non-return-to-zero (NRZ) modulation format. With components working in the O-band, we per-form up to 50 Gb/s NRZ as well as PAM-4 transmissions without equalization. Finally, we perform a 10 Gb/s multi-channel V-band/IFoF transmission, achieving <11% error vector magnitude.
Dans cette thèse, nous étudions des modulateurs à électroabsorption (EAM) en réflexion, intégrés de manière monolithique sur InP avec des amplificateurs optiques à semi-conducteurs (SOA), pour réaliser des transmetteurs indépendants de la longueur d'onde (achromatiques). Ces composants sont conçus pour des applications dans les réseaux d'accès, qui nécessitent un déploiement dense de transmetteurs-récepteurs optiques à faible coût. Les composants sont basés sur des zones actives à multi-puits quantiques GaInAsP/InP (MQW) et ont été fabriqués par un technologie à guides d’onde enterrés (semi-insulating buried hetero-structure, SIBH). Une approche d’intégration longitudinale type ‘bout-à-bout’ (butt-joint) a été adoptée pour combiner les zones actives MQW des différentes fonctions de bases (build-ing blocks, BBs) sur une même puce. Nous analysons des circuits, basés sur plusieurs combinaisons des BBs, avec trois longueurs de modulateur différentes (80, 100 et 150 μm). Nous effectuons une analyse complète des performances statiques et dynamiques des composants réalisés. Pour les SOA, nous obtenons un gain >17 dB, avec un facteur de bruit d'environ 4 dB. Pour les EAM, nous atteignons une bande passante de modulation >33 GHz et un taux d'extinction dynamique jusqu'à 15 dB. Les EAM présentent un chirp nul, pour des tensions de polarisation inverse dans la plage comprise entre −1,2 V et −1,5 V, en fonction de la longueur d'onde de fonctionnement. Pour les composants fonctionnants dans la bande C, nous démontrons des transmissions achromatiques à 25 Gb/s, sur une plage spectrale de 15 nm, jusqu'à 16 km, en utilisant le format de modulation non-return-to-zero (NRZ). Avec les composants fonctionnant dans la bande O, nous montrons des transmissions jusqu'à 50 Gb/s NRZ, ainsi que des transmissions PAM-4 sans égalisation. Enfin, nous effectuons une transmission multicanal bande V/IFoF de 10 Gb/s, atteignant une amplitude de vecteur d'erreur <11%.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03306228 , version 1 (29-07-2021)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03306228 , version 1

Citer

Kebede Tesema Atra. Design of ultra dense passive optical network to support high number of end users. Optics / Photonic. Institut Polytechnique de Paris, 2021. English. ⟨NNT : 2021IPPAT010⟩. ⟨tel-03306228⟩
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