Silicon photonics for routing and transceiver systems in WDM chip-to-chip optical interconnects

Στυλιανός K. Πίτρης
2020
Η τελευταία δεκαετία καθορίστηκε από την εκθετική αύξηση των δεδομένων τα οποία επεξεργάζονται σε Κέντρα Δεδομένων (ΚΔ) και ασκούν τεράστια πίεση, υπολογιστικά και επικοινωνιακά. Οι οπτικές διασυνδέσεις πυριτίου έχουν εισχωρήσει σε όλα τα επίπεδα διασύνδεσης των ΚΔ με στόχο την αύξηση του εύρους ζώνης και τη μείωση της καθυστέρησης, στοχεύοντας ακόμα και σε εφαρμογές οπτικά-διασυνδεδεμένων πλακετών πολύ-επεξεργαστικών συστημάτων (MSBs) αυξημένης υπολογιστικής ισχύος και χαμηλής κατανάλωσης
more » ... ειας. Η παρούσα διατριβή συνείσφερε με την ανάπτυξη οπτικών πομποδεκτών υπερ-υψηλών ταχυτήτων (≥40 Gb/s) πολυπλεξίας μήκους κύματος (WDM) και παθητικών δρομολογητών βασισμένων σε φράγματα συστοιχίας κυματοδηγών (AWGR) για λειτουργία στην O-μπάντα και την ενσωμάτωσή τους σε αρχιτεκτονικές MSBs πλινθίου-σε-πλινθίο (C2C) με σκοπό την αντιμετώπιση των περιορισμών των ηλεκτρικών διασυνδέσεων σε υπολογιστικά συστήματα υψηλής απόδοσης. Αναπτύχθηκε ένας 8×8 παθητικός δρομολογητής πυριτίου AWGR για λειτουργία στην Ο-μπάντα, ο οποίος σχεδιάστηκε με αραιή (CWDM) απόσταση καναλιών 10 nm. Ο χαρακτηρισμός επέδειξε σωστή λειτουργία κυκλικής συχνότητας με απώλειες καναλιών μεταξύ 2.5-6.05 dB (μη ομοιομορφία=3.55 dB) και συνακρόαση (XT) 11 dB. Ο δρομολογητής χρησιμοποιήθηκε σε πειράματα δρομολόγησης δεδομένων 25 Gb/s. Προτάθηκε μια νέα τεχνική μετάδοσης σημάτων σε αποσυντονισμένα μήκη κύματος για την αντιμετώπιση του περιορισμού λόγω ενδοζωνικής παρεμβολής σε πλήρως-διασυνδεδεμένα συστήματα AWGR με μη-βέλτιστη συνακρόαση και επικυρώθηκε πειραματικά χρησιμοποιώντας τον 8×8 AWGR. Αναπτύχθηκαν δύο WDM οπτικοί πομποδέκτες πυριτίου 4- και 8-καναλιών αντίστοιχα, για λειτουργία στην Ο-μπάντα. Οι πομποδέκτες βασίστηκαν σε διαμορφωτές δακτυλίου (RM) για χαμηλή κατανάλωσης ενέργειας, μικρό μέγεθος και υψηλό εύρος ζώνης και ήταν οι πρώτοι παγκοσμίως με δυνατότητες πομπού 160 Gb/s και 400 Gb/s μεταξύ των WDM πομπών πυριτίου, βασιζόμενοι σε υψίρυθμα κανάλια και σε όχι αυξημένο αριθμό καναλιών είτε διαμόρφωσης ανώτερης τάξης. Σε επίπεδο αρχιτεκτονικής, [...]
doi:10.26262/heal.auth.ir.319862 fatcat:wi2g5qnydfgkzesr6sf2nsgrja