photonic technology laboratory (ptlab) · 2014-09-21 · 3 db oc p1 c1 osa output spectra s1 c2 c3...

Photonic Technology Laboratory (PTLab)Centre for Research in Photonics at the University of Ottawa, School of Information Technology and Engineering

University of Ottawa, 800 King Edward Avenue, Ottawa ON K1N 6N5, Canada

http://ptlab.site.uottawa.ca

Themes• Quantum dot semiconductors• Quantum well semiconductor lasers• All optical logic, fibre ring lasers• Integrated power splitter and optical switch• Polarisation insensitive wavelength converter• Nonlinear optics in crystals

DFB P1 EDFA1

DFB P2 EDFA2

Pump 1

Pump 2

PC

PC

PC

3 dB OC

P1

C1

OSA Output Spectra

S1

C2 C3 C4

SN

CN

SOA

OSA

SOA

PBS PBS

Isolator

DFB S1

DFB S2

DFB S3

DFB S4

DFB SN

3 dB OC

S2 S3 S4P2

Wavelength Conversion by FWM in SOAs (with Dr. Lu, IMS NRC):

Enabling device technologies

Established by Professor Trevor J. Hall in August 2002. 

Vision• To  contribute  new  networking,  switching  and  device  concepts  that  improve  the  service  to end­users by

• the migration of photonics from the core to the edges of the network and• the penetration of photonics into the nodes themselves.

• To realise 3D integrated active photonics with  the  intelligence required for communications and computing applications. 

SupportWe are supported by governmental and industrial organizations such as NSERC, CMC, PRO, CRC,  CPFC,  Nortel  Networks,  JDS  Uniphase,  Agilent,  Altera,  Cyrium  Technologies,  and others.

Our laboratory

Themes• Building demonstrators with electronics implemented with FPGA technology• Different optical technologies used• Study of various control mechanisms

• Flexible Bandwidth Provision in a Packet Switch with an Optical Core (FBP)• Load Balancing in a Packet Switch with Layered Cross­Point Queues (LCPQ)

Opto-electronic packet switches

Global Controller(FBP Scheduling)

8 in

put p

orts

8 output ports

Optical Switch Fabric

DWDM Optical Links

Input Sectors Output Sectors

Controller

Themes• Reconfigurable Optical Add­Drop Multiplexers (ROADMs)

• Studies of architectures, protocols, devices, and control methods for this technology

• Metro Agile All­Optical Ring Networks• Dynamic routing, wavelength and timeslot assignment schemes 

• Recirculating loop testbed• To evaluate network scenarios, control 

strategies and device technologies• Multiple concatenated ROADMs 

through multiple passes on the loop through a single device

• Provides a cost­effective manner of investigation

• To devise creative solutions to engineeringchallenges like:

• synchronisation• optical amplifier transients• dynamic OSNR optimization

Reconfigurable optical networks

SW1

SW2

EDFA

EDFA

75 km of NZ_DSF

WSS

BERT

Rx

Tx

CDR

Timing circuitary

Scope

VOAModulatorLaserOptical

Electrical

Gating

B

8 7

A

5

3

2

1

6

4

AAPN architecture• An overlaid star WDM network with very fast switching at the core (1µs) • Wavelengths are shared in the time domain by several information flowsThemes• Bandwidth allocation schemes• Design of scalable optical core switch architectures• Design of edge node architectures• Deploying AAPN over reconfigurable optical networks • Demonstrator prototype implementation

Agile All- Photonic Networks

Core Node

Edge Node

Themes• Fourier lens design for free­space interconnects• POGED: A fast alternative to computer generated holograms design by simulated annealing

• Gratings fabricated at the Institute for Microstructural Sciences (NRC)

X

Y

Reconstructed image

50 100 150 200 250

50

100

150

200

250

Optical interconnects

Fourier lens system

Free­space interconnect

Reconstructed digital image

Designed grating

Fabricated grating

8.0 m

AFM image of the grating

X

Y

Diffraction Grating

50 100 150 200 250

50

100

150

200

250

Projected image from fabricated grating

III­V Semiconductor Photonic Device Integration on Group­IV Substrates

• Can we use GaAs on Ge solar cells as a micro­mote's renewable energy source?

• A micro­mote is a chip of ~1 mm3 that incorporates • autonomous sensing• computing systems• communication systems

• Micro­motes (“smart dust”) are used in wireless sensor networks

• The designed solar cells are fabricated at the Canadian Photonics fabrication Facility and characterized and tested at the University of Ottawa

Monolithically Integrated InGaAsP/InP 1x2 SOA Optical Switch

• Design of a practical 1x2 monolithically integrated SOA­based switching element

• Objective: use it in larger switching fabrics such as ROADMs

• Implemented using single­mode vertical integration (SMVI)

• Fabricated at the Centre for Emerging Device Technology at MacMaster University 

Photonic device integration

Schematic of a high efficiency solar cell

Switch element design

Wafer was grown using MBE 

Po

wer