Automated hitless tuning of photonic integrated add-drop filters

A new tuning paradigm to implement control and calibration of photonic integrated circuits (PICs) is presented. The spectral response of the PIC is tailored to the power spectral density of the input optical signal, without any predetermined or target transfer function to reach. The concept is applied and successfully validated on Tunable Add-Drop Multiplexer (TOADM) working in the extended C-band (1529.16-1567.13 nm). This device architecture is based on thermally controlled microring resonators, exploiting Vernier effect to achieve a ultra-wide Free Spectral Range (FSR), as well as compelling spectral performance in a dense Wavelength Division Multiplexing (WDM) scheme. The control scheme is designed to handle hitless tuning of the filters and to cancel out detrimental effect of thermal cross-talk among microring resonators. The effectiveness of the proposed method is demonstrated through numerical simulations of 40 GHz-bandwidth-filters operating on optical channels with different modulation formats and bit-rate. Results show that the controlled circuit adapts its own response over the input signal power spectral density. Finally, experimental results are shown, where this technique is used to automatic generate a self updating Look-Up table, which contains information to quickly and effectively tune the device.

Viene presentato un nuovo paradigma per implementare il controllo e la calibrazione di circuiti fotonici integrati (PICs). La risposta spettrale del PIC viene sintonizzata su misura rispetto alla densità spettrale di potenza del segnale ottico in input, senza avere nessuna funzione obiettivo o pre-determinata da raggiungere. Il concetto è applicato e validato con successo su Tunable Add-Drop Multiplexer (TOADM), che opera sulla banda C estesa (1529.16-1567.13 nm). L’architettura di questo dispositivo è basata su risonatori ad anello, termicamente controllati, che sfruttano l’effetto Vernier per raggiungere un Free Spectral Range (FSR) molto grande e stringenti performance spettrali in un denso schema di multiplexing in lunghezza d’onda (WDM). Lo schema di controllo è progettato per eseguire hitless tuning di filtri e per cancellare l’effetto dannoso del cross-talk termico fra risonatori ad anello. Viene dimostrata l’efficacia del metodo proposto attraverso simulazioni numeriche di filtri, la cui banda è 40 GHz, che operano su canali ottici con differenti formati di modulazione e bit-rate. I risultati mostrano che il circuito controllato adatta la sua risposta sulla densità spettrale di potenza in input. Infine, vengono mostrati risultati sperimentali, dove questa tecnica viene usata per generare una Look-Up table, che si auto aggiorna e che contiene l’informazione per sintonizzare velocemente ed efficacemente il dispositivo.