Advanced instrumentation for world class microwave photonics research

Advanced instrumentation for world class microwave photonics research

Resumen del proyecto

 

Este proyecto persigue el ampliar, mejorar y fortalecer al PRL en particular y al instituto iTEAM en general a través de la adquisición de instrumentación y equipamiento inventariable de última generación en el campo de MWP. De acuerdo con lo anterior, los objetivos generales de este proyecto son:

OG 1) Complementar la financiación ya adquirida a través una serie de proyectos de investigación de excelencia, cuya ventana de ejecución está comprendida entre 2018 y 2022, para poder disponer del equipamiento de alto nivel y calidad, necesario para su ejecución y para la realización de investigación destinada a superar el estado del arte.

OG 2) Posicionarse como un laboratorio de medida de referencia mundial en el campo de MWP, abierto a colaboraciones con otras instituciones así como grupos nacionales y extranjeros. Con ello se pretende también recuperar parte de la iniciativa y capacidad perdida como resultado de los recortes en financiación de la investigación durante el periodo (2011-2015).

OG 3) Aumentar la productividad de excelencia y mantener el liderazgo mundial del PRL en el campo de la MWP al disponer de instrumentación avanzada que permita a sus miembros la realización de medidas y caracterización experimental de nuevos conceptos y líneas de trabajo pioneras que surjan a corto y medio plazo.

Estos objetivos se concretan en otra serie de carácter específico y técnico como son:

OE1) La adquisición de equipamiento de test y medida para poder realizar investigación competitiva a escala mundial en el campo de las redes de comunicaciones móviles de quinta generación (5G). En particular, de equipamiento terminal de línea de radiofrecuencia operativo en las diferentes bandas de transmisión del espectro de RF asignado a la transmisión 5G compatible con dispositivos, componentes, subsistemas y sistemas de transmisión por fibra óptica y fotónicos.

OE 2) La adquisición de equipamiento para la realización de medidas y caracterización espectral vectorial óptica de chips fotónicos y componentes basados en fibra MCF y FMF que procesen señales de entrada de radiofrecuencia e inalámbricas de alta velocidad.

OE 3) La adquisición de instrumentación de medida para caracterizar de forma completa (Ganancia de RF, respuesta espectral en módulo y fase, Figura de Ruido y margen dinámico) enlaces y sistemas de MWP de muy alta frecuencia, en concreto hasta los 70 GHz (ampliable hasta los 110 GHz).

OE4) La ampliación de las capacidades de medida del laboratorio del PRL a partir de la adquisición de fuentes láser sintonizables y analizadores de espectro óptico que mejoren sustancialmente las prestaciones de los equipos ya existentes.

OE5) Completar la instrumentación de MWP ya existente en el laboratorio del PRL y adquirida a lo largo de años anteriores y, muy especialmente, durante el periodo 2006-2010, es decir con anterioridad a la última crisis.

Presupuesto del proyecto

Equipamiento adquirido

 

  • Analizador Vectorial Óptico (OVNA) para caracterización de chips fotónicos y componentes de fibra óptica de pequeño tamaño (Adquirido MY18/ITEAM/S/49).

El analizador vectorial óptico permite la caracterización en módulo y fase de la respuesta en frecuencia óptica (o longitud de onda óptica) de diversos componentes fotónicos entre los que se incluyen chips integrados y dispositivos de fibra óptica de pequeña longitud (hasta 150 m). Se trata de un equipo que el laboratorio del PRL no disponía anteriormente y que precisa para la caracterización de circuitos integrados y componentes de acoplo y división de potencia basados en MCF y FMF. También se aprovecha para la caracterización de dispositivos basados en la inscripción de redes de Bragg en MCF. Por tanto, aporta soporte sobre todo en los dos proyectos ERC H2020, el COST CA16220 y el proyecto H2020 FINESSE.

  • Analizador Vectorial de Redes (AVR) de RF para ondas milimétricas hasta 70 GHz ampliable a 110 GHz (Adquirido MY19/ITEAM/S/49)

Este equipo es de propósito general y permitirá analizar el comportamiento vectorial completo en radiofrecuencia de dispositivos, técnicas y medios de transmisión fotónicos empleados en MWP y modulados hasta la banda de señales milimétricas. Estas frecuencias están llamadas a ser utilizadas en las comunicaciones inalámbricas en las futuras décadas; cuyo ejemplo más actual va a ser el despliegue de los sistemas de comunicaciones 5G, para los que ya se han definido bandas de frecuencias en el rango de los 70-90 GHz. En la actualidad, nuestro laboratorio posee un equipo con un ancho de banda limitado a 50 GHz (PNA-X de Agilent) y, es por ello, por lo que se solicitó este nuevo equipo. El equipo permite la caracterización tanto de chips fotónicos como de enlaces de fibra óptica, por lo que proporcionará un soporte fundamental en TODOS los proyectos de investigación activos. La posibilidad de ampliación a 110 GHz hace que sea muy interesante su adquisición pensando en la necesidad de una futura ampliación conforme vaya migrándose a bandas de transmisión de frecuencias más elevadas.

Este equipo es una máquina para recubrir los dispositivos de fibra óptica que se fabrican en el seno del PRL, basados principalmente en cavidades formadas por dispositivos de Bragg inscritas en el núcleo. Para escribir dichas redes hay que eliminar la cubierta de la fibra con lo que el dispositivo final es muy frágil. La máquina permite encapsularlo y dotarle de resistencia y consistencia mecánica para poder ser manipulado después en experimentos de laboratorio evitando el riesgo de rotura. Sobre todo, ofrecerá soporte al proyecto ERC H2020 InnoSpace, al proyecto H2020 FINESSE y al proyecto del Plan Nacional DIMENSION.

  • Generador y medidor de señales I-Q para comunicaciones 5G (Adquirido MY19/ITEAM/S/58).

Este equipo posee tres funciones relevantes para el análisis y caracterización de sistemas 5G. En primer lugar, permite la generación arbitraria de señales moduladas en fase y cuadratura hasta 40 GHz cubriendo, por tanto, las bandas más importantes para la transmisión en sistemas 5G. El ancho de banda del canal generado es de 2 GHz lo que permite emular señales I-Q de 5G, LTE Advanced y futuros formatos. En segundo lugar, incorpora la posibilidad de análisis espectral de dichas señales, tanto en generación como en detección. En tercer lugar, permite la medida de señales I-Q y su caracterización en términos de EVM y BER una vez detectadas. Es, por lo tanto, un equipo terminal singular y de muy alto valor añadido tanto para los dos proyectos ERC H2020 como para el H2020 BLUESPACE y los proyectos del Plan Nacional DIMENSION y FITNESS.

  • Sistema de caracterización espectral óptica por barrido formado por láseres sintonizables y Analizador de espectro óptico sincronizado (Adquisición prevista para 2020).

Se trata de un equipo que emplea fuentes ópticas sintonizables sincronizadas con el barrido de un analizador de componentes ópticos para la caracterización de banda ancha de dispositivos, sistemas y enlaces ópticos. El PRL no dispone de un sistema de estas características. Este equipo es de carácter general y, por lo tanto proporcionará un soporte fundamental en TODOS los proyectos de investigación activos mejorando las capacidades técnicas de medida del grupo en comparación con la situación actual.

Research Team

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José Capmany
Advanced Microwave Photonics
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Beatriz Ortega
Optical Networks
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Salvador Sales
Fiber Sensors
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Ivana Gasulla
Spatial Division Multiplexing
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José Mora
Microwave Photonics