Feasibility of soliton-like DPSK transmission at 40 Gb/s with in-line semiconductor optical amplifiers

We analyze a soliton-like phase-shift keying 40-Gb/s transmission system using cascaded in-line semiconductor optical amplifiers. Numerical optimization of the proposed soliton-like regime is presented.

RZ-DPSK transmission at 80 Gbit/s channel rate using in-line semiconductor optical amplifiers

We numerically demonstrate the feasibility of return-to-zero differential phase-shift keying transmission at 8.0 Gbit/s channel rate using cascaded in-line semiconductor optical amplifiers.

RZ-DPSK transmission at 80 Gbit/s channel rate using in-line semiconductor optical amplifiers

We numerically demonstrate the feasibility of return-to-zero differential phase-shift keying transmission at 80 Gbit/s channel rate using cascaded in-line semiconductor optical amplifiers.

RZ-DPSK transmission at 80 Gbit/s channel rate using in-line semiconductor optical amplifiers

We numerically demonstrate the feasibility of return-to-zero differential phase-shift keying transmission at 80 Gbit/s channel rate using cascaded in-line semiconductor optical amplifiers.

Feasibility of soliton-like DPSK transmission at 40 Gb/s with in-line semiconductor optical amplifiers

We analyze a soliton-like phase-shift keying 40-Gb/s transmission system using cascaded in-line semiconductor optical amplifiers. Numerical optimization of the proposed soliton-like regime is presented. © 2006 IEEE.

RZ-DPSK transmission at 80 Gbit/s channel rate using in-line semiconductor optical amplifiers

We numerically demonstrate the feasibility of return-to-zero differential phase-shift keying transmission at 8.0 Gbit/s channel rate using cascaded in-line semiconductor optical amplifiers.

RZ-DPSK transmission at 80 Gbit/s channel rate using in-line semiconductor optical amplifiers

We numerically demonstrate the feasibility of return-to-zero differential phase-shift keying transmission at 80 Gbit/s channel rate using cascaded in-line semiconductor optical amplifiers.

Phase sensitive signal processing using semiconductor optical amplifiers

This paper examines recent progress in the use of semiconductor optical amplifiers for phase sensitive signal processing functions, a discussion of the world's first multi-wavelength regenerative wavelength conversion using semiconductor optical amplifiers for BPSK signals. OFC/NFOEC Technical Digest © 2013 OSA.

Wavelength converters based on four-wave mixing in semiconductor optical amplifiers for advanced modulation formats

Les convertisseurs de longueur d’onde sont essentiels pour la réalisation de réseaux de communications optiques à routage en longueur d’onde. Dans la littérature, les convertisseurs de longueur d’onde basés sur le mélange à quatre ondes dans les amplificateurs optiques à semi-conducteur constituent une solution extrêmement intéressante, et ce, en raison de leurs nombreuses caractéristiques nécessaires à l’implémentation de tels réseaux de communications. Avec l’émergence des systèmes commerciaux de détection cohérente, ainsi qu’avec les récentes avancées dans le domaine du traitement de signal numérique, il est impératif d’évaluer la performance des convertisseurs de longueur d’onde, et ce, dans le contexte des formats de modulation avancés. Les objectifs de cette thèse sont : 1) d’étudier la faisabilité des convertisseurs de longueur d’onde basés sur le mélange à quatre ondes dans les amplificateurs optiques à semi-conducteur pour les formats de modulation avancés et 2) de proposer une technique basée sur le traitement de signal numérique afin d’améliorer leur performance. En premier lieu, une étude expérimentale de la conversion de longueur d’onde de formats de modulation d’amplitude en quadrature (quadrature amplitude modulation - QAM) est réalisée. En particulier, la conversion de longueur d’onde de signaux 16-QAM à 16 Gbaud et 64-QAM à 5 Gbaud dans un amplificateur optique à semi-conducteur commercial est réalisée sur toute la bande C. Les résultats démontrent qu’en raison des distorsions non-linéaires induites sur le signal converti, le point d’opération optimal du convertisseur de longueur d’onde est différent de celui obtenu lors de la conversion de longueur d’onde de formats de modulation en intensité. En effet, dans le contexte des formats de modulation avancés, c’est le compromis entre la puissance du signal converti et les non-linéarités induites qui détermine le point d’opération optimal du convertisseur de longueur d’onde. Les récepteurs cohérents permettent l’utilisation de techniques de traitement de signal numérique afin de compenser la détérioration du signal transmis suite à sa détection. Afin de mettre à profit les nouvelles possibilités offertes par le traitement de signal numérique, une technique numérique de post-compensation des distorsions induites sur le signal converti, basée sur une analyse petit-signal des équations gouvernant la dynamique du gain à l’intérieur des amplificateurs optiques à semi-conducteur, est développée. L’efficacité de cette technique est démontrée à l’aide de simulations numériques et de mesures expérimentales de conversion de longueur d’onde de signaux 16-QAM à 10 Gbaud et 64-QAM à 5 Gbaud. Cette méthode permet d’améliorer de façon significative les performances du convertisseur de longueur d’onde, et ce, principalement pour les formats de modulation avancés d’ordre supérieur tel que 64-QAM. Finalement, une étude expérimentale exhaustive de la technique de post-compensation des distorsions induites sur le signal converti est effectuée pour des signaux 64-QAM. Les résultats démontrent que, même en présence d’un signal à bruité à l’entrée du convertisseur de longueur d’onde, la technique proposée améliore toujours la qualité du signal reçu. De plus, une étude du point d’opération optimal du convertisseur de longueur d’onde est effectuée et démontre que celui-ci varie en fonction des pertes optiques suivant la conversion de longueur d’onde. Dans un réseau de communication optique à routage en longueur d’onde, le signal est susceptible de passer par plusieurs étages de conversion de longueur d’onde. Pour cette raison, l’efficacité de la technique de post-compensation est démontrée, et ce pour la première fois dans la littérature, pour deux étages successifs de conversion de longueur d’onde de signaux 64-QAM à 5 Gbaud. Les résultats de cette thèse montrent que les convertisseurs de longueur d’ondes basés sur le mélange à quatre ondes dans les amplificateurs optiques à semi-conducteur, utilisés en conjonction avec des techniques de traitement de signal numérique, constituent une technologie extrêmement prometteuse pour les réseaux de communications optiques modernes à routage en longueur d’onde.

Colourless adaptively modulated optical OFDM transmitters using SOAs as intensity modulators.

The wavelength dependent transmission performance of adaptively modulated optical OFDM (AMOOFDM) signals is investigated, for the first time, over optical amplification- and chromatic dispersion compensation-free IMDD SMF systems using semiconductor optical amplifiers (SOAs) as intensity modulators. A theoretical SOA model describing both optical gain saturation and gain spectral dynamics is developed, based on which optimum SOA operating conditions are identified for various wavelengths varying in a broad range of 1510 nm- 1590 nm. Results show that, SOA intensity modulators operating at the identified optimum conditions enable the realization of colourless AMOOFDM transmitters within the aforementioned wavelength window. Such transmitters are capable of supporting >30 Gb/s signal transmission over 60 km SMFs.

NUMERICAL ANALYSIS OF A NOVEL 980nm MICROCAVITY SEMICONDUCTOR OPTICAL AMPLIFIER WITH HIGH GAIN AND LOW NOISE

A novel microcavity semiconductor optical amplifier ( MCSOA) was proposed by incorporating top and bottom distributed Bragg reflectors ( DBRs) into the waveguide structure of conventional traveling-wave semiconductor optical amplifiers(TW-SOAs). The incoming( outgoing) light beam incidented onto (escaped from) the waveguide structure at a oblique angle through two optical windows, where the top DBR was etched away, and anti-reflection coating was deposited. The light beams inside the optical cavity were reflected repeatedly between two DBRs and propagated along waveguide in a zigzag optical path. The performance of the MCSOA was systematically investigated by extensive numerical simulation based on a traveling-wave model by taking into account the comprehensive effects of DBRs on both the amplification of signals and the filtering of spontaneous emission( SE). Our results show that the MCSOA is capable of achieving a fiber-to-fiber gain as high as 40dB and a low noise figure is less than 3.5dB.

High speed nonlinear optical components for next-generation optical communications

Electronic signal processing systems currently employed at core internet routers require huge amounts of power to operate and they may be unable to continue to satisfy consumer demand for more bandwidth without an inordinate increase in cost, size and/or energy consumption. Optical signal processing techniques may be deployed in next-generation optical networks for simple tasks such as wavelength conversion, demultiplexing and format conversion at high speed (≥100Gb.s-1) to alleviate the pressure on existing core router infrastructure. To implement optical signal processing functionalities, it is necessary to exploit the nonlinear optical properties of suitable materials such as III-V semiconductor compounds, silicon, periodically-poled lithium niobate (PPLN), highly nonlinear fibre (HNLF) or chalcogenide glasses. However, nonlinear optical (NLO) components such as semiconductor optical amplifiers (SOAs), electroabsorption modulators (EAMs) and silicon nanowires are the most promising candidates as all-optical switching elements vis-à-vis ease of integration, device footprint and energy consumption. This PhD thesis presents the amplitude and phase dynamics in a range of device configurations containing SOAs, EAMs and/or silicon nanowires to support the design of all optical switching elements for deployment in next-generation optical networks. Time-resolved pump-probe spectroscopy using pulses with a pulse width of 3ps from mode-locked laser sources was utilized to accurately measure the carrier dynamics in the device(s) under test. The research work into four main topics: (a) a long SOA, (b) the concatenated SOA-EAMSOA (CSES) configuration, (c) silicon nanowires embedded in SU8 polymer and (d) a custom epitaxy design EAM with fast carrier sweepout dynamics. The principal aim was to identify the optimum operation conditions for each of these NLO device configurations to enhance their switching capability and to assess their potential for various optical signal processing functionalities. All of the NLO device configurations investigated in this thesis are compact and suitable for monolithic and/or hybrid integration.

SDN enabled dynamically reconfigurable high capacity optical access architecture for converged services

Dynamically reconfigurable time-division multiplexing (TDM) dense wavelength division multiplexing (DWDM) long-reach passive optical networks (PONs) can support the reduction of nodes and network interfaces by enabling a fully meshed flat optical core. In this paper we demonstrate the flexibility of the TDM-DWDM PON architecture, which can enable the convergence of multiple service types on a single physical layer. Heterogeneous services and modulation formats, i.e. residential 10G PON channels, business 100G dedicated channel and wireless fronthaul, are demonstrated co-existing on the same long reach TDM-DWDM PON system, with up to 100km reach, 512 users and emulated system load of 40 channels, employing amplifier nodes with either erbium doped fiber amplifiers (EDFAs) or semiconductor optical amplifiers (SOAs). For the first time end-to-end software defined networking (SDN) management of the access and core network elements is also implemented and integrated with the PON physical layer in order to demonstrate two service use cases: a fast protection mechanism with end-to-end service restoration in the case of a primary link failure; and dynamic wavelength allocation (DWA) in response to an increased traffic demand.