Réseaux optiques 400G/1T à haute efficacité spectrale à base de convertisseurs analogiques-numériques ultra rapides – HENIAC

Le projet HENIAC s’intéresse à la nécessité d’augmenter la capacité des réseaux de communications optiques. Aujourd’hui, les systèmes les plus avancés fournissent une capacité de 100 Gbit/s par longueur d’onde optique, à partir d’un débit symbole de 30 GBd et avec une efficacité spectrale de 2 bit/s/Hz. Le but du projet HENIAC est de développer les technologies clés qui permettront d’augmenter la capacité par longueur d’onde d’un facteur 4, en augmentant à la fois le débit symbole et l’efficacité spectrale, démontrant ainsi 400 Gbit/s et ouvrant la voie vers 1Tbit/s.
Se basant sur le concept de « Power-DAC », démontré récemment par III-V Lab, HENIAC vise à développer un portefeuille de convertisseurs numériques-analogiques ultra-rapides ayant une tension de sortie élevée et intégrant des fonctions de multiplexage.
Les circuits réalisés seront assemblés dans des modules industriels montables en surface requérant des technologies hautes fréquences avancées et des simulations électromagnétiques pour résoudre les problèmes critiques d’intégrité du signal. Les composants réalisés seront alors utilisés dans des tests de transmissions optiques. Grâce à une mise en œuvre versatile du transmetteur, à base de FPGA, associée à des algorithmes de détection spécifiquement développés au niveau du récepteur, des modulations multi-niveaux ultra-rapides avec une complexité croissante seront démontrées.

Le projet comprend trois phases :

1. Dans la Phase 1, l’objectif est de réaliser une démonstration initiale à 400 Gbit/s avec une modulation PDM 16-QAM à 60 GBd, en utilisant un niveau d’intégration limité et des modules standards (puces Power-DAC 2 bits et Mux séparées, assemblées dans des modules multi-puces avec des interfaces DC et RF standards).
2. Dans la Phase 2, capitalisant sur la Phase 1, l’objectif est d’améliorer la performance à 400 Gbit/s, avec plus d’intégration et des modules plus avancés (Power-DAC 2 bits et Mux intégrés monolithiquement, assemblés dans des modules avec des entrées RF et des interfaces DC montables en surface et des sorties RF à base de connecteurs GPPO).
3. Dans la Phase 3, des Power-DAC 3 bits intégrant des Mux, assemblés dans des modules entièrement montables en surface, permettront de démontrer 500 Gbit/s et 1 Tbit/s (en utilisant une technique double porteuse), avec une modulation PDM 64-QAM à 50 GBd.

L’expertise combinée du consortium du projet HENIAC permettra de lever les verrous techniques suivants :

• Convertisseurs numériques-analogiques intégrés ultra-rapides, avec une tension de sortie et une qualité de signal élevées
• Technologies de packaging avancées pour des modules montables en surface, bas coûts et permettant une mise en œuvre pratique au niveau système
• Formats de modulation multi-niveaux à haute efficacité spectrale et techniques optimisées de codage, de transmission et de détection

Le projet HENIAC permettra d’explorer la capacité limite des systèmes de communications sur fibres optiques en augmentant à la fois l’efficacité spectrale et le débit symbole. Le choix d’une technologie de modules montables en surface permettra d’accélérer le développement et l’industrialisation des systèmes de communications optiques de prochaine génération, vers 1 Tbit/s.