Passive Photonic FIR Filter for Chromatic-Dispersion Compensation in Direct-Detection Optical Links
Nome: BRUNO PEREIRA DE SOUZA ROCHA
Data de publicação: 14/08/2026
Banca:
Nome |
Papel |
|---|---|
| CARLOS EDUARDO SCHMIDT CASTELLANI | Examinador Interno |
| MARCELO EDUARDO VIEIRA SEGATTO | Presidente |
| PABLO RAFAEL NEVES MARCIANO | Coorientador |
| ULYSSES ROBERTO CHAVES VITOR | Examinador Externo |
Resumo: A dispersão cromática é uma limitação linear primária que restringe o alcance e a
taxa de dados dos sistemas de comunicação por fibra óptica. Esta dissertação estuda
um filtro fotônico passivo de Resposta ao Impulso Finita (FIR): uma estrutura
óptica programável de linha de atraso destinada à compensação da dispersão
cromática no domínio óptico em enlaces com modulação de intensidade e detecção
direta. Uma plataforma de simulação no domínio da frequência é desenvolvida
para avaliar os cenários de enlace. A regra de espaçamento entre taps = Ts/2
e o requisito associado para o número de taps, N 1 4|D|L(2/c)R2s, são
deduzidos. Métodos de determinação de coeficientes são implementados e estudados
em um pipeline comum: um projeto analítico por mínimos quadrados ponderados,
otimização L-BFGS-B no domínio da intensidade, dois algoritmos adaptativos
assistidos por dados (NLMS e RLS) e um algoritmo genético (GA). No ponto de
referência de 50 km, 25 Gbaud e 16 taps, todos os métodos alcançaram Q entre 6,35
e 6,54: o projeto por mínimos quadrados em forma fechada, que requer apenas um
modelo do canal, alcançou Q = 6,54, equiparando-se aos métodos RLS e NLMS no
domínio do campo (Q = 6,49 e 6,45), que pressupõem acesso a amostras do campo
óptico complexo recebido, enquanto o L-BFGS-B alcançou Q = 6,36 e proporcionou
o maior alcance no limiar da correção de erros à frente. Nesse ponto, o GA não
melhorou o seu ponto de partida por mínimos quadrados e exigiu cerca de 30 vezes
o tempo de projeto do L-BFGS-B. O efeito da perda de inserção do circuito fotônico
é analisado, separando uma penalidade desprezível sobre a forma da equalização
de uma penalidade de potência decorrente da perda de inserção, que cresce com
o número de taps. A 25 Gbaud, um filtro de 16 taps reabre, após 50 km, um olho
disperso fechado para uma qualidade próxima à condição back-to-back, elevando Q
acima do limiar de correção de erros à frente com decisão dura. Finalmente, são
apresentados três projetos de chips em silício sobre isolante que implementam o
equalizador e foram submetidos à fabricação.
