s Communicatie Over Lange Afstand

40 Gbit/s Communicatie Over Lange Afstand Jan-Willem De Laat, Jan-willem De Bleser 1 Januari 2006

1

Inleiding

Vandaag de dag is er ´e´en grote trend merkbaar in de wereld van telecommunicatie: data moet alsmaar sneller en liefst ook goedkoper van het ene punt naar het andere gestuurd kunnen worden. Er is tot nu toe een bijna exponentiele groei van de snelheid gekend, maar de grens is nog niet bereikt. Waar men vroeger met een miezerige 56 Kbit/s pakketjes data naar mekaar verstuurden, bestaan er tegenwoordig links die meerdere Gbit/s kunnen halen. Deze gigantische snelheden zouden nooit mogelijk geweest zijn zonder de komst van de optische glasvezelcommunicatie. Het is deze technologie die ons in staat stelt om data praktisch “met de snelheid van het licht” over te brengen. In deze paper zullen we een specifiek geval van deze glasvezelcommunicatie onderzoeken: we vragen ons af of en hoe het mogelijk is om data aan 40 Gbit/s over een afstand van een miljoen kilometer (dus een virtueel oneindige afstand) te verzenden [1].

1.1

Mogelijkheden

Een snelle studie brengt ons bij dat we dit op verschillende manieren kunnen doen: • We kunnen bijvoorbeeld 4 standaard 10 Gbit/s single mode vezels (G.652) nemen, en bijvoorbeeld door inverse TDM het 40 Gbit/s signaal verdelen over deze 4 vezels. • We kunnen, met een recentere technoloie, ook “(D)WDM” toepassen op de 4 10 Gbit/s signalen, zodat we maar 1 vezel nodig hebben. Door deze ene vezel sturen we dan 4 verschillende signalen tegelijk, elk op een aparte golflengte. • Of, nog recenter: we kunnen toch aan 40 Gbit/s geraken, met 1 enkele golflengte door 1 enkele single mode (G.655) vezel. Dit kunnen we doen door gebruik te maken van speciale pulsvormen en/of gepaste periodische opkuis van het signaal. Dit is de manier die we hieronder het grondigst zullen bespreken.

1.2

DWDM Historiek

De zoektocht naar betere glasvezelkabels staat niet stil. Zo hebben onderzoekers een heel scala aan bruikbare vezels uit hun mouw geschud. De standaard types vezels worden aangeduid met de “ITU-T G.65x” standaardnaam. Hogere nummers betekenen meestal dat ze later zijn uitgevonden. De grootste veranderingen zijn meestal te vinden op vlak van minder verzwakking (in dB/km). Toch is er ergens een bovengrens aan wat men kan maken, vooral door fysische beperkingen. Er zal namelijk in elke vezel, hoe goed ook, wel een verzwakking aanwezig zijn, of er zal ergens wel een aantal imperfecties in de kern zitten, waardoor we verlies van signaal krijgen, en de OSNR daalt. Om optimaler gebruik te maken van onze vezel kunnen we proberen om er met een hogere snelheid data door te sturen. Ook hier botst men tegen een plafond. Vanaf een bepaalde datasnelheid (ongeveer 10 Gbit/s) worden de pulsen door verzwakking zodanig verbreed en verzwakt, dat de informatie bijna verloren gaat. Er is wel een techniek gevonden om 1 enkele vezel optimaler gebruiken, namelijk door er lichtbundels van verschillende golflengten tegelijk door te sturen, elk met hun eigen over te brengen datasignaal. Dit 1

laat ons toe om binnen ´e´enzelfde medium meerdere parallelle kanalen te laten bestaan. We kennen deze techniek als WDM [2]. WDM staat voor Wavelength Division Multiplexing. Wavelength Division betekent dat we een onderscheid in kanalen maken op basis van golflengte. Multiplexing betekent “meerdere signalen op 1 drager aanbrengen”. We spreken van 2 subsets binnen WDM: • Enerzijds hebben we Coarse WDM (CWDM), wanneer het aantal kanalen en dus het aantal verschillende gebruikte golflengten kleiner is dan 8. • Anderzijds hebben we Dense WDM (DWDM), wanneer het aantal kanalen groter is dan 8. Vooral dan DWDM spreekt tot de verbeelding qua doorvoersnelheden: multiplex bijvoorbeeld 16 kanalen van elk 10 Gbit/s op 1 enkel vezelpaar, en je krijgt doorvoersnelheden tot 160 Gbit/s! Ook kunnen we een eenvoudige oplossing bieden voor upstream en downstream: in plaats van 2 verschillende vezels te gebruiken voor vertrekkend en aankomend verkeer, kunnen we WDM gebruiken om de ene golflengte in de heenrichting te gebruiken, terwijl we langs de andere kant op een andere golflengte data kunnen terugsturen. DWDM is ondertussen qua cutting-edge echter al de ‘has-been’ technologie. De recentste experimenten concentreren zich op nog hogere bitrates, door gebruik te maken van speciale golfvormen, zoals solitonen en pseudo-lineaire golfvormen. Deze waren het onderdeel van onze startpaper [1], en aangezien ze de toekomst inluiden vonden we het interessant om vooral deze technologie te bespreken.

2

Transmissietechnieken

In het geval dat wij onderzoeken hebben we te maken met grote doorvoersnelheden, en vooral met enorme afstanden. Het is logisch dat pulsen erg verzwakt worden als ze grote afstanden afleggen. Daarbovenop hebben ze last van tijdsdistortie en verbreding. Er zijn verschillende manieren om deze 3 vormen van distortie aan te pakken. Je kan bijvoorbeeld pulsverbreding en verzwakking tegengaan door gebruik te maken van een bepaalde golfvorm, solitonen geheten, in combinatie met periodisch geplaatste versterkers. Dit volstaat al voor communicatie tot enkele Gbit/s. Een andere manier is het toepassen van een krachtig 3R-regeneratie systeem. Deze zorgen ervoor dat de inkomende verzwakte puls weer sterk en afgelijnd op de lijn wordt gezet. Indien men te maken heeft met een communicatie-netwerk, kunnen deze zelfs voor golflengte-conversie zorgen (het datasignaal op een hogere of lagere golflengte moduleren, zonder verlies van snelheid).

2.1

Solitonen

E´en van de belangrijkste fenomenen die degradatie van het signaal veroorzaken, is dispersie. Dispersie, of nog, pulsverbreding, limiteert de maximum doorvoersnelheid die bereikt kan worden. Als pulsen te breed worden, gaan ze in mekaar vloeien, en kan je het originele signaal moeilijk of zelfs helemaal niet meer herstellen. We onderscheiden intermodale dispersie en intramodale dispersie. Intermodale dispersie beschrijft de dispersie, waargenomen tussen 2 modes die door een glasvezel gaan. In single-mode fibre hebben we hie dus al geen last van. Intramodale dispersie beschrijft de dispersie tussen 2 pulsen binnen ´e´enzelfde mode. Aangezien we een single-mode techniek onderzoeken, zullen we ons enkel bezig houden met intramodale dispersie. Intramodale dispersie bestaat uit een combinatie van 2 soorten dispersie: Enerzijds “Group Velocity Dispersion” (GVD), die het gevolg is van de golflengteafhankelijkheid van de van de propagatieconstante, en anderzijds “Anomalous Dispersion”, die het gevolg is van niet-lineaire karakteristieken van de vezel, hoofdzakelijk het Kerr-effect. Het Kerr-effect stelt dat de brekingsindex be¨ınvloed wordt door de lichtintensiteit: n(I) = n0 + n2 I 2

We zien dus dat intramodale dispersie algemeen een gevolg is van golflengteafhankelijkheid. We zoeken dus eerst de golflengtes waarvoor dispersie het minst optreedt. Het kan aangetoond worden dat voor conventionele single-mode fiber deze golflengte ongeveer rond 1300 nm ligt. Door onze vezel op een bepaalde manier te vervaardigen, kunnen we ervoor zorgen dat de zero-dispersion golflengte (waar de dispersie dus 0 bedraagt) zich ook rond de 1550 nm bevindt [10]. Dit zijn tevens de golflengtes waarbij er een relatief zeer kleine verzwakking optreedt. Naast het gebruik van een vezel die minder gevoelig is aan dispersie (dispersion-flattened fibers), kunnen we ook proberen om de golfvorm die we door de vezel sturen te optimaliseren. Zulk een golfvorm bestaat, we noemen ze een soliton. Deze golfvormen zorgen ervoor dat dispersie en de normale niet-lineaire eigenschappen van een vezel elkaar tegenwerken, of zelfs compenseren. Het gebruik van solitonen garandeert dus een mooie signaalvorm die enkel verzwakt wordt in functie van de afstand. Het probleem van tijdsdistortie is hiermee opgelost. Solitonen zijn daarentegen ook erg complexe golfvormen. Ze zijn namelijk de oplossingen van een bepaalde erg ingewikkelde vergelijkingen, zoals de niet-lineaire Schr¨ odinger vergelijking, en dat luidt al meteen hun belangrijkste tegenargument in: ze zijn erg moeilijk te verwekken. Ook moet het vermogen van de pulsen zelf erg goed bepaald zijn. Als we het vermogen namelijk te groot of te klein kiezen, is de pulsvorm onstabiel, en vormt hij geen soliton. Het proces is vergelijkbaar met het in lock gaan van een PLL. We kunnen ze dus maar beperkt toepassen en bovendien zijn ze nog erg zwak en fragiel. Voor dit experiment heeft men gekozen om 4 10 Gbit/s signalen via OTDM (optical time division multiplexing) om te vormen naar 1 lang 40 Gbit/s signaal. Wat er bij OTDM gebeurt is eenvoudig: we cre¨eeren 4 timeslots, en om beurt wordt er een bit van elke datastroom in een timeslot gestoken.

2.2

Regeneratie in Pseudo-Lineaire Transmissiesystemen

Hoog-debiet communicatie op lange afstand kan nu gerealizeerd worden via pseudo-lineaire transmissiesystemen die gebruik maken van regeneratie. Het is al direct duidelijk waarom regeneratie nodig is—waneer men afstapt van zelf-corrigerende systemen zoals soliton transmissie wordt de invloed van distortie te groot om te verwaarlozen. Lineaire effecten zoals dispersie en verzwakking moeten gecompenseerd worden, terwijl de niet-lineaire effecten (die in ons voordeel werkten bij soliton systemen) nu gecorrigeerd moeten worden. De 3R techniek, namelijk reamplification (1R), reshaping (2R) en retiming (3R), is hier de oplossing voor. Men [1] heeft nu aangetoond dat een 3R pseudo-lineair systeem toelaat om snelheden van 40 Gbit/s te halen over een afstand van 1 miljoen kilometer. De praktische implementatie die in artikel [1] bestudeerd is maakt gebruik van bijna-‘All-Optical’ (AO) systemen: het datapad is volledig optisch, maar klokregeneratie gebeurt nog elektrisch. Vroeger, voor de ontdekking van hogesnelheidsoptica en schakelaars, moest alles omgezet worden naar een elektrisch signaal alvorens het bewerkt kon worden. Daarna werd het dan terug omgezet naar een optisch signaal om door te zenden—de OEO (Optisch-Elektronisch-Optische) conversiestap. Tegenwoordig is er een trend merkbaar in de richting van AO, aangezien dit onder andere een hogere effici¨entie aanbiedt. 2.2.1

2R Regeneration

Communicatie met hoge bitrates en op meerdere golflengtes brengt een grote hoeveelheid problemen met zich mee. Verzwakking en dispersie blijven de communicatie verstoren, maar daarbovenop komt self- en crossmodulation, veroorzaakt door het Kerr effect (hierboven al uitgelegd), en four-wave mixing. Repeaters en hoog-kwaliteit fiber kunnen enkel de eerste twee effecten gedeeltelijk tegenwerken—voor volledig compensatie is 2R regeneratie nodig. Wat deze effecten zijn en hoe 2R distortie compenseert zal nu uitgelegd worden. Problemen Attenuatie/Verzwakking Verzwakking op lange afstand wordt veroorzaakt door twee effecten, namelijk absorptie en scattering. Aangezien het medium geen vacuum is, zal er altijd absorptie optreden, alhoewel het vaak pas merkbaar is iop afstanden vanaf honderden of duizenden kilometers. Het glas absorbeert zelf een deel van het licht, 3

maar daarbovenop komt dat onzuiverheden een sterke absorptie vertonen bij communicatiefrequenties. OH− ionen, een vaak-voorkomende onzuiverheid die 1.24µm en 1.38µm golven absorberen [4], zijn terug te vinden in bijna alle glasvezels. Betere productietechnieken leiden tot vezels met minder absorptie, maar het zal steeds moeten gecompenseerd worden door ofwel een hoger zendvermogen te gebruiken ofwel regelmatig een versterker in te bouwen—meestal zelfs beide. Brillouin scattering is het tweede verzwakkende mechanisme, waarin een propagerende golf van voldoende intensiteit een meelopende akoestische golf veroorzaakt in de glasvezel. Deze tweede golf veroorzaakt periodische veranderingen in de brekingsindex. Dit lijkt veel op de werking van een di¨elektrische spiegel, en leidt tot gedeeltelijke reflectie van de eerste golf. De gereflecteerde golf is lichtjes naar een lagere frequenties verschoven, maar meestal onvoldoende om te beginnen interfereren met andere kanalen [5]. Dit probleem legt wel een bovengrens op voor het vermogen van de stimulerende golf, aangezien de reflectieco¨effici¨ent scherp stijgt boven een bepaalde threshold en dus een soort van saturatiegedrag vertoont. Dispersie Dispersie, zoals eerder uitgelegd, is het welbekend fenomeen waar golven van verschillende frequenties zich met verschillende fasesnelheiden voortplanten, wat tot een uitspreiding van de puls leidt. Maar, in tegendeel tot bij solitonen, wordt de dispersie hier niet in de fiber zelf gecompenseerd en moet er regelmatig een reshaper staan om de puls terug de juiste vorm te geven. Fiber met een lage dispersie bestaat wel [6, 7] en maakt gebruik van betere productietechnieken en niet-lineaire effecten, maar enkel met solitonen kan dispersie volledig weggewerkt worden. Niet-Lineaire Effecten Hieronder vallen de meeste andere distorsie¨effecten, zoals ‘self phase modulation’ (SPM) dat belangrijk is bij ´e´en-kanaalscommunicatie, en ‘cross phase modulation’ (XPM) en ‘Four Wave Mixing’ (FWM) die belangrijk zijn bij WDM. SPM en XPM zijn beide het resultaat van het Kerr-effect: een golf be¨ınvloedt de brekingsindex van zijn geleider en zo dus ook alle golven die passeren. Maar terwijl SPM nuttig kan zijn om dispersie tegen te werken (namelijk bij solitonen) en kan opgelost worden op dezelfde manier als dispersie, is XPM altijd een probleem. Het is, samen met FWM (ahoewel in moderne vezels XPM dominant is [8]), een vorm van cross-talk en zal moeten tegengewerkt worden via regeneratie. 2R Regeneratie van Signalen Een 2R Regenerator bestaat uit twee delen: een ‘reamplifier’ en een ‘reshaper’. De noodzaak van reamplification is duidelijk: wegens de hierboven besproken effecten zal het signaal verzwakt aankomen en is versterking nodig om het terug op een werkbaar niveau te brengen. Reshaping is een iets anders proces, en is nodig voor de ‘reparatie’ van vervormde pulsen. Effecten zoals dispersie en crosstalk leiden tot verbreding, afkapping en allerlei andere ongewenste transformaties van de pulsvorm—het reshaping deel dient om deze transformatie tegen te werken. Fig. 1 toont het schema van een vaak voorkomende 2-stage 2R Regenerator in een experimentele opstelling. Een versterker en tunable attenuator bepalen het zendvermogen, en een tunable dispersion compensator maakt een eerste dispersie-correctie. De twee stages van de regenerator werken dan om de puls opnieuw de juiste vorm te geven. ‘Compression’ Stage De compression stage bestaat uit ´e´en periode van een CDPF [9] compressor, waarvoor bewezen is dat compressie tot een paar honderd femtoseconden mogelijk is. We beschrijven nu kwalitatief hoe pulsverbreding gecorrigeerd kan worden [10]: • De transmissiefiber, met kleine effectieve dispersie maar over een lange afstand, induceert een blue shift op de leading edge en een red shift op de trailing edge van de puls, dus een positieve chirp gepaard met een uitspreiding. • Wegens het Kerr-effect ondervindt de puls een faseverschuiving, wat tot een effectieve negatieve chirp leidt. De versterker voor de HNLF-lus dient om de intensiteit van de puls tot een punt te brengen waar het Kerr-effect op kan treden. 4

Figure 1: 40-Gb/s experimentele opstelling [11]

ωinst = ωo − n2 k0 z

δI δt

• SMF, met zijn hoge dispersie, veroorzaakt hetzelfde soort shifts als bij de transmissiefiber, maar nu gaat dit gepaard met een compressie van de puls. ‘Regeneration’ of ‘Reshaping’ Stage De reshaping stage, bestaande uit een HNLF en een 1nm-breed filter, zorgt nu dat pulsen terug op gelijk intensiteitsniveau komen en dat ruis deels wordt weggefilterd. Een overzicht wordt gegeven in Fig. 2, en het werkt ruwweg als volgt—De HNLF, terug steunend op het Kerr-effect, produceert weer een faseverschuiving. Samen met de chirp veroorzaakt dit weer een uitspreiding van vermogen over een breder spectrum. Een filter met de originele bandbreedte van de puls wordt nu gebruikt om het spectrum terug af te kappen en alle pulsen met voldoende beginintensiteit terug op het zelfde niveau te brengen. Pulsen met een te lage beginintensiteit ondervinden een kleinere spreiding. Aangezien het filter niet centraal staat, zullen net d´eze een sterke verzwakking ondervinden. Een bijna-perfect gevormde puls is het resultaat.

Figure 2: 2R Schema en regeneratiewerking in tijds- en frequentiedomein [12]

2.2.2

3R Regeneration

Een van de grootste problemen in communicatie tegen Gbit/s of Tbit/s is jitter: afwijking van pulsen van hun juiste positie in de tijd. Namelijk, zelfs al is de verschuiving een ordegrootte kleiner dan de periode van de puls, de gebruikte pulsen zijn zo scherp dat men nu op een van de flanken samplet en er is dus een groot deel van het signaal verloren. De oplossing hiervoor is retiming via een 3R regenerator, waarin de clock van het datasignaal gebruikt wordt om het signaal te regenereren. Een tweede belangrijk aspect van 3R regeneratie is dat het wavelength conversion toe laat. In een switched communicatiesysteem moet men data kunnen overzetten van de ene draaggolflengte naar een 5

andere om blocking (2 signalen met dezelfde draaggolflengte die via dezelfe vezel moeten) te vermijden. Door een passend 3R regeneratie systeem te gebruiken kan dit. Een laatste aandachtspunt: 3R-regenerators kunnen ge¨ımplementeerd worden als elektrische systemen met een bijhorende OEO conversie, als AO systemen zonder conversie, of als een mengeling van de twee (Fig. 3). In het ideale geval maakt men gebruik van een full-AO implementatie. Het is namelijk zo dat elk OEO systeem trager werkt dan een AO systeem, zelfs al gebruikt men de snelst schakelende elektrische componenten die er bestaan. Echter, clock-regeneratie bijvoorbeeld is veel gemakkelijker elektrisch uit te voeren dan optisch.

Figure 3: OEO, bijna-AO, en volledig AO regeneratiesystemen [13] Principe Het principe is eenvoudig (Fig. 4): regenereer het signaal via modulatie van de clock met de data of vice versa. Een elektrisch PLL clock-recovery schema is ongevoelig aan random onafhankelijke jitter en vangt automatisch systematische jitter op. Deze clock geeft aan op welke momenten de pulsen zouden moeten voorkomen. Door dit te moduleren met het data signaal en uit sturen als nieuw signaal, heeft men een jitter-vrij systeem bekomen. Meestal wordt hiervoor een 2R regeneratie toegepast om de pulsen terug een werkbare vorm te geven.

Figure 4: Princiel van 3R Regeneratie [14] Synchronous Modulation Technique In gevallen waar wavelength conversion niet nodig is wordt een eenvoudige synchronous intensity modulation techniek toegepast (Fig. 5). De vezel wordt afgetapt en via een pin-fotodiode en een hoog-Q microgolffilter wordt de clock eruit gehaald. Na versterking wordt het aan een electroabsorption amplifier (EA) aangelegd om het origineel signaal te moduleren. Door in de 2R regenerator de puls niet tot normale 6

breedte te comprimeren krijgen we dus een signaalpuls breder dan de clock puls en zal de uitgang van de 3R het clock signaal zijn, gemoduleerd door de data.

Figure 5: Synchronous Modulator Retimer [1] Andere (betere) implementaties zijn mogelijk. In plaats van enkel een pin-diode en filter zou een PLL kunnen gebruikt worden [15], wat een complexere, maar ook stabielere implementatie is. Ook, zoals eerder toegelicht, zijn AO implementaties mogelijk—haal een clocksignaal rechtstreeks uit het datasignaal en vervang dan het EA door een semiconductor optical amplifier (SOA), Raman Pump Amplifier, of andere optische versterker waarbij de versterking afhankelijk is van het invallend licht. Het streven naar effic¨ıentere AO implementaties is een van de drijvende krachten in het onderzoek van tegenwoordig. Wavelength Conversion Voor een full-optical communicatiesysteem is wavelength conversion essentieel, en moet de 3R regenerator dus aangepast worden. Het principe verandert weinig: nog altijd wordt de gederiveerde clock gemoduleerd met het data signaal. Het verschilt echter hierin, dat het clocksignaal op een nieuwe golflengte wordt gezet en dan optisch gemoduleerd wordt via een optische decision gate. Twee belangrijke implementaties hiervan zijn het SOA-based Mach-Zehnder Interferometer (MZI-SOA) ontwerp [15] en het SOA-based Delayed-Interference (SOA-DI) ontwerp [1, 8, 16, 17]. Beide ontwerpen gebruiken hetzelfde clockrecoverysysteem als bij synchronous modulation, maar in dit geval wordt een nieuwe golflengte gemoduleerd met de clock i.p.v. het origineel signaal. De datamodulatie wordt dan gedaan door de clock door een decision gate te sturen met het datasignaal als beslissingsfactor.

Figure 6: (a) Principe van de MZI-SOA decision gate en (b) integratie ervan in een regenarator [15] De Mach-Zehnder decision gate (Fig. 6) is gebaseerd op het selecteren van de output van een interferometer. De gate kan gezien worden als een soort schakelsysteem: afhankelijk van de fasetoestand van de interne SOAs, wordt het inputsignaal uitgezonden via ´e´en van de twee uitgangen. De twee controleingangen corresponderen met de twee uitgangen. Door aan de tweede controle-ingang een vertraagde versie van de datastroom aan te leggen, en de clock aan de input van de gate, dan krijg je een rechtstreekse of een ge¨ınverteerde modulatie van de clock met de data op de nieuwe golflengte. Een meer recente optimalisatie van MZI-SOA, waarin de extra uitgangen weggewerkt worden en de inputs samengevoegd zijn, is een Delayed Interference (DI) converter (Fig. 7). Hierin komen het datasignaal en de nieuwe clock signaal samen aan in een SOA. Bij een inkomende datapuls veroorzaken de nietlineariteiten van de SOA een cross-phase modulatie van de nieuwe clock. Dit fasegemoduleerd signaal 7

wordt dan door de DI gesplitst, waarbij ´e´en component een tijdsvertraging ondervindt en de andere een constante fasesprong ondervindt. Bij het samenvoegen en interfereren van de twee golven is hun faseverschil van belang: de ogenblikkelijke sprong, veroorzaakt door de SOA, samen met de tijdsvertraging van de DI produceren (bij een puls of ‘1’ input) een tijdelijk faseverschil dat dan interfereert om een puls te vormen (Zie fig. 8).

Figure 7: Schema van een delayed-interference (DI) wavelength converter[16]

Figure 8: Golflengteconversiemechanisme. (a) Transi¨ente faseverandering veroorzaakt door SOA wegens datapuls. (b) De gesplitste componenten in de DI. (c) Uitgangsintensiteit. [8]

8

3

Besluit

We hebben aangetoond dat het mogelijk is om data met snelheden tot 40 Gbit/s te transporteren over honderdduizenden kilometers, zonder noemenswaardig verlies dankzij het gepaste gebruik van versterking en opkuis van het signaal. Wijzelf niet, maar wel de schrijvers van onze startpaper [1] hebben dit ook effectief praktisch uitgevoerd. Wij hadden hier echter de middelen noch de tijd voor, dus nemen we aan dat zij de waarheid spreken. Naar de toekomst toe biedt deze technologie uitzicht op gigantische doorvoersnelheden. Denk bijvoorbeeld aan het WDM’en van 4 van deze signalen, dan krijg je al ”eenvoudig” 160 Gbit/s op 1 single mode fiber [18]! Al mogen we niet vergeten dat het besproken systeem technisch erg moeilijk is. Op dit moment voert DWDM nog altijd de boventoon [19], vooral doordat de technologie ondertussen min of meer op punt staat, en doordat de componenten stilaan goedkoper worden. Hierdoor is DWDM op dit moment nog de beste manier van werken, maar wij denken dat het in de toekomst verstikt zal worden door de n´og hogere vraag naar meer snelheid. Verder denken wij dat AO-systemen een grotere slaagkans hebben dan OEO-systemen, vooral dan door hun grotere schakelsnelheid, en door hun onafhankelijkheid van elektrische en magnetische velden. Het onderzoek naar AO-systemen is echter nog lang niet afgerond, en het kan nog even duren eer er werkbare en relatief betaalbare systemen op de markt zijn. Dat is namelijk nodig om de besproken technologie algemeen gecommercialiseerd te krijgen, zodat u en wij binnenkort hopelijk kunnen genieten van een private multiple-gbit connectie.

References [1] J. Leuthold, G. Raybon, Y. Su, R.J. Essiambre, “All-Optical Transmission and Wavelength Conversion of 40 Gb/s Signals over One Million Kilometers of Fiber”, IEEE LEOS Newsletter, October 2002, pp. 15–17 [2] “Wavelength-Division Multiplexing”, Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/DWDM, last checked: 07/01/06 [3] Kawanishi, IECE Trans. Comm., 2001, E84(B), pp. 1135–1141 [4] A. Ghatak and K. Thyagarajan, Introduction to Fiber Optics, Cambridge, UK: Cambridge University Press, 1998 [5] J. Hecht, “Light Nonlinear Effects”, Understanding Fiber Optics, Prentice Hall PTR, 2002, http://zone.ni.com/devzone/conceptd.nsf/webmain/1E4E807B3EAD562686256C22004FF47E, last checked 06/01/06 [6] Highly Non-Linear Fiber Applications, Fitel USA Corp, 2004, http://www.specialtyphotonics.com/pdf/knowledge base/HNLF%20applications.pdf, last checked 06/01/06 [7] “Technical Information on the Advantages of TrueWave(r) RS Fiber”, Bell Labs, 2002, http://www.belllabs.com/news/1998/june/11/2.html, last checked 06/01/06 [8] Y. Ueno, S. Nakamura, K. Tajima, S. Kitamura, “3.8-THz Wavelength Conversion of Picosecond Pulses Using a Semiconductor Delayed-Interference Signal-Wavelength Converter (DISC)”, IEEE Photonics Technology Letters, 1998, 10(3), pp. 346–348 [9] A. Oguri, K. Igarashi, H. Tobioka, T. Akutsu, J. Shinozaki, M. Takahashi, J. Hiroishi, T. Yagi, R. Kawahara, K. Okamura, N. Kagi, S. Matsushita, S. Namiki, M. Sakano, “A Comb-Like Profiled Fiber (CPF) Compressor and an Ultra-short Pulse Light Source”, Furukawa Review, 2005, 28, pp. 21–26, http://www.furukawa.co.jp/review/fr028/fr28 05.htm, last checked 08/01/06 [10] P.V. Mamyshev, “Solitons In Optical Fiber Comunication Systems”, Fiber optics handbook : fiber, devices, and systems for optical communications , New York, N.Y., USA: McGraw-Hill, 2002, pp. 7.1–7.20 [11] Y. Su, G. Raybon, R.J. Essiambre, T.H. Her, “All-Optical 2R Regeneration of 40-Gb/s Signal Impaired by Intrachannel Four-Wave Mixing”, IEEE Photonics Technology Letters, 2003, 15(2), pp. 350–352

9

[12] P.S. Westbrook, T.H. Her, B.J. Eggleton, S.Hunsche, G. Raybon, “Dispersion Monitoring Within An Optical Fiber 2R Regenerator”, OFS Optics, http://www.ofsoptics.com/resources/documents/ECOC2002 5 1 6.pdf, last checked 07/01/06 [13] F. Devaux, “AC305 Repeat: Regeneration of Pulse Shape, Amplitude and Timing”, ACTS projects, http://www.cordis.lu/infowin/acts/rus/projects/ac305.htm, last checked: 07/01/06 [14] H.P. Nolting, “All-Optical 3R-Regeneration For Photonic Networks”, IST OPTIMIST, 2003, http://www.istlast optimist.org/pdf/workshops/ONDM2003/WS ONDM2003 papers/ONDM2003 Nolting paper.pdf, checked: 07/01/06 [15] S. Fischer, M. Dulk, E. Gamper, W. Vogt, E Gini, H. Melchior, W. Hunziker, D. Nesset, AD. Ellis, “Optical 3R regenerator for 40 Gbit/s networks”, Electronics Letters, 1999, 35, pp. 2047–2049 [16] J. Leuthold, B. Mikkelsen, R. E. Behringer, G. Raybon, C. H. Joyner, P. A. Besse, “Novel 3R Regenerator Based on Semiconductor Optical Amplifier Delayed-Interference Configuration”, IEEE Photonics Technology Letters, 2001, 13(8), pp. 860–862 [17] J. Leuthold, C. H. Joyner, B. Mikkelsen, G. Raybon, J. L. Pleumeekers, B. I. Miller, K. Dreyer, C. A. Burrus, “100 Gbit/s All-Optical Wavelength Conversion with Integrated SOA Delayed-Interference Configuration”, Electronics Letters, 2000, 36(13), pp. 1129–1130 [18] A. Schiffini, A. Pizzinat, M. Vidmar, F. Matera, “Milestone M311: Final design of the G.652 Roma-Pomezia field trial link”, IST OPTIMIST, June 2001, http://www.istoptimist.org/pdf/network/projects public/ATLAS/Milestones/M311.pdf, last checked 06/01/06 [19] “World’s First 40 Gbit/s DWDM CMOS Optical Link Demonstrated”, Paragon Pinnacles Newsletter, November 2005, 93(4), Article #15443 [20] M. Gunkel, D. Breuer, H. Reiner, H. Cremer, R. Freund, C. Caspar, F. Raub, D. Mirto, L. Nederlof, S. Ten, “Dispersion-Managed Fiber (DMF): Experimental & Economic Evaluation”, http://www.corning.com/docs/opticalfiber/wp3722.pdf, last checked 07/01/06

10