Photonic integrated circuits for use in NG-PON2 networks

Abstract

Nos dias que correm com a adoção generalizada de smartphones, conteúdos de vídeo, computação em nuvem e redes sociais, o volume de tráfego não para de aumentar. Assim, existe uma procura constante para melhorar a largura de banda das redes existentes. Neste contexto surgiu a Next Generation Passive Optical Network Phase (NG-PON) 2 a qual é um novo standard que vai permitir um aumento da largura de banda que pode chegar aos 80Gbps. O conhecimento dos requisitos do standard NG-PON 2 é importante, para que se possam produzir equipamentos que possam vir a ser utilizados nestas redes. Atualmente existe uma grande evolução nas comunicações óticas. Esta evolução tecnológica levou ao aparecimento de Photonic Integrated Circuits(PICs). Os PICs permitem a integração no mesmo chip de diversos componentes óticos permitindo assim construir circuitos com maior desempenho e fiabilidade. Cada vez mais, existe um grande investimento nesta área, estão inclusivamente a aparecer softwares cujo propósito é permitir aos utilizadores criar e simular PICs, para que estes possam ser posteriormente construídos. É então importante o conhecimento das caraterísticas mais importantes dos blocos que estes softwares permitem simular. Neste trabalho serão testados alguns blocos do “VPItoolkit PDK HHI” que é um toolkit que quando adicionado no software VPItransmissionMaker™, permite simular os componentes produzidos pelo Heinrich Hertz Institute (HHI). Com estes componentes, serão ainda feitas simulações visando a sua utilização em uma rede NG-PON2. Foi também dada grande atenção ao estudo dos Multimode Interference Devices (MMI) dos quais foi feito um modelo em MATLAB. E ao mach Zehnder Modulator (MZM) do qual foi realizada uma animação a demostrar dinamicamente a propagação da Luz dentro dele. Foram ainda sugeridas duas arquiteturas possíveis para um tranceiver a ser utilizado no Optical Network Unit (ONU) em redes NG-PON 2.

Nowadays with the widespread adoption of smartphones, video content, cloud computing and social networks, the volume of traffic is constantly increasing. Therefore, it exists a constant demand to improve the bandwidth of the existing networks. In this context emerged the Next Generation Passive Optical Network Phase (NG-PON 2), which is a new standard that will allow an increase in the bandwidth up to 80 Gbps. The knowledge of the requirements of the standard NG-PON 2 is important, to allow the production of equipment that can be used in these networks. Currently there is a major evolution in optical communications. This technological evolution has led to the emergence of Photonic Integrated Circuits (PICs). By using PICs various optical components can be integrated on the same chip, allowing to build circuits with higher performance and reliability. Currently there is a large investment in this area, software whose purpose is to allow users to create and simulate PICs are starting to appear, to subsequently allow a correct manufacturing of the PICs. It is important to know the most important features of these software blocks and what do they allow to simulate. During this work some blocks from "VPItoolkit PDK HHI" will be tested. "VPItoolkit PDK HHI" is a toolkit that when added in VPItransmissionMaker ™ software allows the simulation of the components produced by the Heinrich Hertz Institute (HHI). With these components, simulations were made to test their use in a NG-PON2 network. It was also given attention to the study of the Multimode Interference Devices (MMI) from which was created a model in MATLAB. And to the Mach Zehnder Modulator (MZM) from which was made an animation to dynamically demonstrate the propagation of light inside him. It was also suggested two possible architectures for a transceiver to be used on the Optical Network Unit (ONU) in NG-PON 2 networks.