All optical Haar transform based on planar waveguides

Abstract

Com o constante evoluir das necessidades do ser humano nos últimos anos, a transmissão e armazenamento de dados para aplicações vídeo e media têm crescido exponencialmente, obrigando a uma procura incessante de novas soluções para optimizar a largura de banda. Com a finalidade de obter um processamento de imagem mais rápido, os métodos de compressão são uma importante ferramenta para reduzir os dados redundantes. Entre diversas técnicas de transformação para compressão, as transformadas baseadas em wavelets são as mais usadas devido à sua simplicidade e computação rápida. Relativamente a esta abordagem, dadas as suas vantagens, o processamento de imagem totalmente ótico é aqui realizado, sendo baseado na transformada de Haar. Dado que esta transformada de wavelet já provou os seus benefícios face a outros métodos de transformação para compressão, a sua implementação em estruturas óticas guiadas é obrigatória. Neste contexto, é introduzido Photonic Integrated Circuit (PIC), já que pode incluir vários componentes num único chip ótico. Entre a extensa lista de blocos de construção (BBs) disponíveis para esta integração fotónica, as estruturas de interferência multimodo (MMI) são apresentadas como solução para realizar a transformada ótica de Haar. O desenvolvimento de tal componente foi elaborado assim como a sua implementação num PIC, concretizando a transformada de Haar de primeira ordem. Utilizando os BBs de uma fábrica específica, o esquemático do circuito de uma solução adoptada foi também implementado.

With the evolution of the human needs in the last years, data transmission and storage for video and media applications have grown exponentially, demanding the search of new solutions for optimizing the bandwidth. In order to have faster image processing, compression methods are fundamental tools to decrease the redundant data. Among several transformation techniques for compression, wavelet-based transforms are the trendiest ones because of its simplicity and fast computation. Concerning this approach and given the advantages, all-optical image processing is here performed based on Haar Transform. Since this wavelet transform has shown its benefits when compared to other methods, its implementation in optical guided structures is mandatory. In this context, Photonic Integrated Circuit (PIC) is introduced since it can include different components into a single optical chip. Between the extensive list of building blocks (BBs) available for this photonic integration, the Multimode Interference (MMI) structure is presented as a possible solution to perform the optical Haar wavelet transform. The development of such a structure was done likewise its implementation into a PIC, performing the first order Haar. Using the BBs from a specific foundry, a layout of the circuit from an adapted Haar Transform solution was also made.