Graduate papers
  
Description of the graduate paper
Form of studies Master
Title of the study programm Telecommunications
Title in original language Optisko frekvenču ķemmju izpēte pielietojumiem WDM sakaru sistēmās
Title in English Investigation of Optical Frequency Combs for WDM Data Transmission
Author Madhavi Kakani
Department International Cooperation and Foreign Students Department
Scientific advisor Jurģis Poriņš
Reviewer Doc. Ingrīda Lavrinoviča
Abstract Globālā interneta trafika plūsma pieauga ar ikgadējo pieauguma tempu - 23% - līdz 2016. gada beigām sasniedzot vienu Zettabyte gadā. Metro tīkla trafiks palielinās vairākkārtēji, veido vairāk nekā pusi no kopējā trafika kopš 2014. gada. Straujāks pieaugums ir saistīts ar pieaugošo satura piegādes nozīmi, piemēram video trafika plūsma. Šādu trafiku galvenokārt pārvalda optiskās sakaru sistēmas, un ir vairākas iespējas paaugstināt šādas struktūras līdz pat augstākam datu pārraides ātrumam. Pirmā iespēja ir izmantot uzlabotus modulācijas formātus, lai pārsūtītu vairāk bitus uz simbolu. Tas notiek ar arvien lielāku cenas pieaugumu, ja tiek izvirzītas augstākas prasības signāla un trokšņa jaudas attiecībai, kas ierobežo sakaru sistēmu sasniedzamību. Otra iespēja ir palielināt signālu ātrumu, ko ierobežo elektrisko komponenšu caurlaides joslas platums. Trešā un pēdējā iespēja ir palielināt paralēlu datu kanālu skaitu izmantojot blīvēšanas tehnoloģijas optiskajā daļā. Lai to realizētu, bieži izmanto vairākus nesējus dažādās frekvencēs. To sauc par viļņgarumdales multipleksēšanu (DWDM). Vismodernākie DWDM tīkli nodrošina pat 100 Gbps vienā kanālā. Zinātnieki un kompānijas visā pasaulē meklē veidus, kā palielināt datu plūsmu vienā līnijas kanālā līdz pat 400 Gbps un 1 Tbps, balstoties uz nepārtrauktu datu plūsmas ikgadēju pieaugumu. Visefektīvākais risinājums ir apvienot vairākus nesējus, jeb nesējfrekvences un apvienot tos vienā rindā tā sauktajā superkanālā. Šajos superkanālos var samazināt spektrālā aizsarga attālumus starp apakškanāliem. Tas nodrošina, ka vairāku līniju karšu dizains ir jāapvieno vienā līniju karšu ražotājiem. Tāpēc atsevišķām sastāvdaļām jābūt mazākām, lētākām un energoefektīvākām. Šajā darbā mēs pētām daudzu atsevišķu lāzera avotu nomaiņu, izmantojot frekvences ķemmes kā vairāku nesēju avotus. Optisko frekvenču ķemmes dod priekšrocību, ka kopējo frekvences masīvu nosaka tikai divi faktori - frekvences vidusdaļa un brīvā spektra attālums. Tas novērš nepieciešamību pēc individuālas frekvences bloķēšanas shēmas katrai nesējfrekvencei, kas nepieciešama virknē atsevišķu lāzeru, potenciāli samazinot izmēru un enerģijas patēriņu. Tā kā relatīvā novirze starp nesējfrekvencēm ir minimāla, perfektu un stabilu ķemmes līniju vienlīdzīgu pretestību var izmantot, lai samazinātu spektrālās aizsargjoslas. Šajā pētījumā tiek pētīti trīs jauni frekvences ķemmju ģeneratori, kur kā sakaru sistēmu daudznesēju ģeneratoru teorētiski var iebūvēt līnijas raidītāja daļā. Mēs parādām, ka katrs no izpētītajiem ķemmju ģeneratoriem var pārraidīt datu pārraides ātrumu līdz pat 1 Tbps. Pirmkārt, savienotā dobuma monolīta optiskās frekvences ķemmes ģenerators, kas darbojas ar frekvenci 10GHz un maksimālo RF jaudu 1 W. Izmantojot šo sistēmu, var sasniegt aptuveni 30 ķemmju līnijas ar -10 dB joslas platumu. Otrkārt, plakanās frekvences ķemmes ģenerators, kas rada intensitātes modulatora un fāzes modulatora ķemmi ar jaudas variāciju 5 dB vairāk nekā 50% no joslas platuma, kas noteikts pie -10 dB. Treškārt, CW līdz femtosekundē impulsu ģenerēšanai iegūst divas optiskās frekvences ķemmes, kuru centrā ir dažādi viļņu garumi, un tās tiek sajauktas ļoti nelineārā šķiedrā (HNLF).
Keywords frequency combs, single stage ring resonator, opto-electronic oscillator, super channels, coupled cavity monolithic electro optic frequency combs
Keywords in English frekvences ķemmes, vienpakāpes gredzena rezonators, optoelektroniskais oscilators, superkanāli, savienoti dobuma monolīti elektriski optiski frekvences ķemmes
Language eng
Year 2020
Date and time of uploading 16.01.2020 14:30:08