Inevitable growth in higher data rate demands, optical orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) becomes a promising technique to reduce inter-symbol interference (ISI) in a dispersive channel. In an OFDM transmission system, an OFDM symbol can be generated by inverse discrete Fourier transform (DFT) and de-multiplexed by forward discrete Fourier transform. However, conventional optical OFDM sys-tem utilizes electrical DFT circuit which limits the processing speed and cost. Therefore, in this thesis, we focus on designing DFT circuit all optically by using optical passive components and the analysis its system performance.
In order to produce all-optical DFT, this thesis proposes two methods. The first is a coupler-based DFT circuit method which can be achieved by cascading 2-by-2 directional couplers with phase shifters. The other is a fundamental mode arrayed waveguide grating (AWG) method whose transfer function characteristics has the same effect of DFT. The proposed these two all-optical methods are applied to 100Gbps and 160Gbps optical OFDM systems.
Unfortunately, there are always manufacturing errors in loss uniformity and phase caused by wave-guide length deviation in the manufacturing process due to the accuracy limit. Especially, phase errors generate critical crosstalk penalties that degrade the system performance. In this thesis, we design 100 and 160Gbps optical OFDM transmission systems based on the coupler based DFT and the fundamental mode AWG based DFT under existence of the phase errors and study its impact to the system performance.
데이터 속도가 증가함에 따라, 광 직교 주파수 분할 다중화 기법 (OFDM) 이 대역폭 이득과 분산특성의 채널에서 인접 심볼간의 간섭을 줄여주는 기술로써 각광받고 있다. 광 OFDM 시스템에서 OFDM 심볼은 역 이산 퓨리에 변환기에 의해 생성되며 수신단에서 이산 퓨리에 변환기에 의해 역 다중화 된다. 하지만 기존 광 OFDM 시스템의 경우 전기적 이산 퓨리에 변환기를 사용하여, 전기적 신호를 광 신호로 변환하고 다시 광 신호를 전기적 신호로 변환해야 하는 과정이 필요하다. 이는 광 통신 시스템의 성능을 제한시키는 문제점이 있다. 그러므로 본 논문에서는 전광 이산 퓨리에 변환기를 설계하고 광 OFDM에 적용하여 그 시스템 성능을 분석한다.
전광 이산 퓨리에 변환기를 설계하기 위하여 본 논문은 두 가지 방법을 제시한다. 첫 번째 방법은 3dB커플러와 위상 쉬프터의 조합으로 디자인 된 커플러 기반 퓨리에 변환기이며 두 번째 방법은 펀더멘탈 모드 도파로 어레이 격자(AWG)를 사용하는 방법이다. 상기 두 가지 전광 이산 퓨리에 변환기를 설계하는 방법을 제시 한 후 100Gbps 및 160Gbps 광 OFDM 시스템에 적용한다.
제조과정상에서 정확도의 한계로 인한 광 도파로 길이의 변화는 항상 발생한다. 광 도파로의 길이변화는 신호의 위상에러를 야기한다. 특히 OFDM의 경우 부 반송파의 주파수 응답 특성은 싱크함수로 인접 채널간에 오버랩 되어 있고 사이드 로브가 많으므로 위상에러에 특히 민감한 단점이 있다. 그러므로 본 논문은 제안된 두 가지의 전광 퓨리에 변환기가 100Gbps와 160Gbps광 OFDM 에 적용되었을 때 위상에러에 대한 시스템 성능을 분석한다.
