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Group-IV semiconductor based photonic waveguide devices for versatile pulsed data processing

基于 IV 族半导体的光子波导器件，用于多功能脉冲数据处理

基本信息

批准号：
20F20374
负责人：
山下真司
金额：
$ 1.47万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-11-13 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

In this JSPS research fund between Apr.2022 and Nov. 2022, we worked on 25-Gbps all-optical data processing based on the silicon carbide (SiC) micro-ring resonator. This SiC micro-ring resonator with a nonlinear refractive index of 3.05×10-14 cm2/W of is retrieved from the pump-probe analysis. In addition, the eye diagram of the wavelength-converted data exhibits its signal-to-noise and on/off-extinction ratios (SNR and ER) of 5.6 dB and 11.8 dB, respectively. For the 25-Gbps data inversion, the SNR and ER can be evaluated as 4.8-dB and 10.2-dB, respectively. In addition, the rising and falling time in an ultrafast switching is also measured as less than 22 ps. This phenomenon causes all-optical data processing including both wavelength switching and format conversion. Therefore, the highly nonlinear optical SiC micro-ring resonator can achieve error-free operation with a bit-error ratio (BER) lower than 1×10-5 at 25 Gbps.In taddition, the O-band Ge p-i-n photodetector (PD) are demonstrated to receive the NRZ-OOK data beyond 60 Gbps. After optimizing the transmission-line designs, the Ge PD improves its RLC response to enhance the receiving bandwidth. Decreasing the transmission-line length from 280 μm to 80 μm extends the S11 spectral response from 51 to 57 GHz. When the Ge PD is used to receive the optical NRZ-OOK data stream, the long-electrode device exhibts 53-Gbps receiving performance. The short-electrode Ge PD receives the NRZ-OOK data beyond 56 Gbps and 60 Gbps under error-free communication criterion of BER<10－12 and BER<10－9 , respectively.

在2022年4月至2022年11月的JSPS研究基金中，我们致力于基于碳化硅（SiC）微环谐振器的25-Gbps全光数据处理。通过泵浦-探测分析得到了非线性折射率为3.05×10-14 cm ~ 2/W的SiC微环形谐振腔。此外，波长转换数据的眼图显示其信噪比和开/关消光比（SNR和ER）分别为5.6 dB和11.8 dB。对于25-Gbps数据反转，SNR和ER可以分别被评估为4.8-dB和10.2-dB。此外，超快开关的上升和下降时间也被测量为小于22 ps。这种现象导致了包括波长切换和格式转换的全光数据处理。因此，高非线性光学SiC微环谐振器在25 Gbps时可以实现误码率低于1×10-5的无差错工作。此外，O波段Ge p-i-n光电探测器（PD）可以接收60 Gbps以上的NRZ-OOK数据。在优化传输线设计后，Ge PD改善了其RLC响应，以提高接收带宽。将传输线长度从280 μm减小到80 μm，将S11频谱响应从51 GHz扩展到57 GHz。当使用Ge PD接收光NRZ-OOK数据流时，长电极器件具有53-Gbps的接收性能。短电极Ge PD在BER<10-12和BER<10-9的无差错通信标准下分别接收超过56 Gbps和60 Gbps的NRZ-OOK数据。

项目成果

期刊论文数量（8）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Comparing the Dual-Mode VCSEL in OM4-MMF and GI-SMF Links for NRZ-OOK and 16-QAM-OFDM Transmissions

比较 OM4-MMF 和 GI-SMF 链路中用于 NRZ-OOK 和 16-QAM-OFDM 传输的双模 VCSEL

DOI：
10.1109/jphot.2022.3168626
发表时间：
2022
期刊：
IEEE Photonics Journal
影响因子：
2.4
作者：
Lee Shao-Yung;Cheng Chih-Hsien;Tseng Hsien-Yao;Chen Xin;Lo Wei-Chi;Li Kangmei;Wang Chia-Hsuan;Tsai Cheng-Ting;Kuo Hao-Chung;Li Ming-Jun;Lin Gong-Ru
通讯作者：
Lin Gong-Ru

Effect of Transmission-Line Contact Length on the 50-Gbit/s Data Encoding Performance of a Multimode VCSEL

传输线接触长度对多模 VCSEL 50 Gbit/s 数据编码性能的影响

DOI：
10.3390/photonics9020114
发表时间：
2022
期刊：
Photonics
影响因子：
2.4
作者：
Weng Jui-Hung;Lo Wei-Chi;Wang Jiaxing;Qiao Pengfei;Shen Chih-Chiang;Cheng Chih-Hsien;Chang-Hasnain Constance J.;Lin Gong-Ru
通讯作者：
Lin Gong-Ru

All-Optical 25-Gbps Silicon Carbide Kerr Switching Intensity Modulator On Silicon Platform

硅平台上的全光 25 Gbps 碳化硅 Kerr 开关强度调制器