INJECTION LOCKED SEMICONDUCTOR LASER DIODES FOR HIGH SPEED OPTICAL COMMUNICATION. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF INJECTION_LOCKED_SEMICONDUCTOR_LASER_DIODES_FOR_HIGH_SPEED_OPTICAL_COMMUNICATION.pdf Download (5MB) | Preview

Arabic Abstract

يزداد الطلب في الآونة الأخيرة على شبكة الاتصالات الضوئية متعددة المستخدمين لزيادة الطلب على تبادل المعلومات الرقمية. لذا فإن مصادر الضوء لها دور كبير في رفع كفاءة هذه الشبكة ويتطلب أن تكون رخيصة وسريعة الاستجابة وموفرة للطاقة، لذا فقد تم دراسة مصادر ليزر فائقة العرض معتمدة على الخطوط الكمية في نطاق التصال C & L، كمصادر واعدة لاتصال ذو سرعة بيانات تصل إلى multi-Tb/s. يمكن استغلال البث المحفز العريض لهذه الليزرات لخدمة عدة مستخدمين باستخدام مصدر ضوئي واحد وهو ماتم دراسته في هذه الرسالة. تم دراسة الحقن المغلق الذاتي لليزر الخطوط الكمية InAs/InP كمصدر حامل للبيانات قابل للضبط مع نطلق يساوي 11 nm، ومكون من 18 حاملة للبيانات في النطاق الضوئئي L عند الطول الموجي1600-1610 nm ، مع التكيز على نطاق الضبط والثبات والقدرة الضوئية، وSMSR. كما تم دراسته كمصدر ضوئي متعدد الحوامل مع عدد يتراوح ما بين حاملة واحدة و 16 حاملة. وبعد ذلك، وباستخدام وضع واحد مغلق ذاتيا من ليزر الخطوط الكمية كحاملة بيانات، تم نقل 128 Gb/s & 176 Gb/s خلال20 km and 10 km من الآلياف ذات الوضع الواحد، على الترتيب، باستخدام نضام تعديل DP-QPSK. وعلاوة على ذلك، تم تحقيق سرعة نقل بيانات 100 Gb/sباستخدام حاملة بيانات معتمدة على حقن مغلق ذاتي لليزر خطوط كمية قابلة للضبط في نطاق ~11 nm . كما تم تقديم شبكة إتصالات متعددة المستخدمين معتمدة على ليزر مغلق ذاتي كمصدر متعدد الحوامل لارسال البيانات وهو ما يمكنه خفض تكلفة نظام الإتصالات وتسهل التصميم. شبكة الإتصال المقدمة قادرة على تحقيق سرعة نقل تصل إلى ~2 Tb/s. كما تم بناء اتصال ضوئي في فضاء طوله 16 m في النطاق الضوئي L، معتدمدا على ليزر خطوط كمية قابلة للضبط، وباستخدام نظام التعديل DP-QPSK. وأخيرا، قمنا بالتحقيق في حقن مغلق خارجي لليزر InGaN/GaN أزرق تجاري، مع التركيز على قدرة الوضع، وقدرة الحقن الخارجية وثبات الحقن المغلق وSMSR. كما درسنا اتصالات الضوء المرئي باستخدام تعديل مباشر لليزر الأزرق باستخدام نظام تعديل OOK، لتصل سرعة الإتصال إلى 2 Gb/s. وهذا يدعم استخدام اتصالات الضوء المرئي كبديل للاتصالات الأشعة تحت الحمراء مع ميزة مزدوجة من الاتصالات في الأماكن المغلقة والإضاءة.

English Abstract

Recently, there has been a rising demand on high bandwidth multi-subscriber optical wavelength division multiplexed passive optical networks due to the ever increasing exchange of information. Hence, light sources employed in these networks are crucial and requires to be cheap, high-speed and energy efficient. In this respect, recently demonstrated broadband laser sources based on quantum-dash active region in C - and L –band wavelength window were found to be promising candidates for multi-terabits/s date transmission and next-generation passive optical networks. The inherent broad stimulated emission could be exploited to serve several subscribers using a single source which is the subject of this this work. First, a tunable subcarrier self-injection locked InAs/InP QDash LD, with ~11 nm tunability and covering ~ 18 subcarriers in the L-band regime at the wavelength range 1600-1610 nm was demonstrated with a comprehensive investigation on the locked mode wavelength tunability, stability, mode power, and side mode suppression ratio. Moreover, the self-locked QDash LD was demonstrated as a multi-wavelength source capable of producing selective number of subcarriers of Fabry-Perot modes from 1 to 16. Next, using a single self-locked mode of the QDash LD as a single subcarrier, we demonstrated up to 128 Gb/s and 176 Gb/s optical communication through 20 km and 10 km SMF, respectively, using dual-polarization quadrature phase shift keying (DP-QPSK) modulation scheme. Moreover, a minimum of 100 Gb/s transmission is demonstrated within the ~11 nm wavelength tunability of the self-locked QDash laser. We further proposed a multi-subscriber WDM-PON based on a self-injection locked QDash LD as a unified down-streaming multi-wavelength source that would significantly reduce the system cost and simplify the design and implementation. The system has a potential to reach can reach up to ~2 Tb/s transmission capacity. Furthermore, we demonstrated an indoor L-band free space optical (FSO) communication based on a tunable self-injection locked QDash LD with a maximum data rate of 176 Gb/s over 16 m free space optical channel and using DP-QPSK modulation scheme. Lastly, we investigated external injection locking of blue InGaN/GaN commercial LD with focus on SMSR, peak power, injection power and stability. We demonstrated visible light communication based on directed modulated blue LD using OOK scheme, reaching up to 2 Gb/s data rate. This substantiates utilizing of visible light communication (VLC) as a substitution for IR communication with dual feature of indoor communication and illumination.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Engineering Electrical
Department:	College of Engineering and Physics > Electrical Engineering
Committee Advisor:	Khan, Mohammed Zahed
Committee Members:	Qureshi, Khurram and Al-ghadban, Samir
Depositing User:	MOHAMED SHEMIS (g200991810)
Date Deposited:	17 Sep 2017 05:45
Last Modified:	31 Dec 2020 07:45
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/140349