@misc{59259, author = {{Schwabe, Tobias and Rüsing, Michael and Staal, Niels and Schwengelbeck, Max and Bollmers, Laura and Padberg, Laura and Eigner, Christof and Silberhorn, Christine and Scheytt, J. Christoph}}, publisher = {{Zenodo}}, title = {{{Quantum photonic systems in CMOS compatible silicon nitride technology }}}, doi = {{10.5281/zenodo.15124929}}, year = {{2024}}, } @misc{59223, author = {{Schwabe, Tobias and Mallick, Khaleda and Singh, Karanveer and Schneider, Thomas and Scheytt, J. Christoph}}, publisher = {{Zenodo}}, title = {{{Precise optical Nyquist Pulse Synthesizer Digital- to-Analog-Converter presentation 2024 SPP 2111 }}}, doi = {{10.5281/zenodo.15114897}}, year = {{2024}}, } @misc{59224, author = {{Schwabe, Tobias and Singh, Karanveer and Schneider, Thomas and Scheytt, J. Christoph}}, publisher = {{Zenodo}}, title = {{{Precise optical Nyquist Pulse Synthesizer Digital- to-Analog-Converter (PONyDAC II) 2024 SPP 2111 }}}, doi = {{10.5281/zenodo.15114631}}, year = {{2024}}, } @inproceedings{57103, author = {{Surendranath Shroff, Vijayalakshmi and Bahmanian, Meysam and Kruse, Stephan and Scheytt, J. Christoph}}, booktitle = {{2024 IEEE BiCMOS and Compound Semiconductor Integrated Circuits and Technology Symposium (BCICTS) }}, location = {{Fort Lauderdale, Florida}}, publisher = {{IEEE}}, title = {{{Design of an Ultra-Low Phase Noise Broadband Amplifier in 130 nm SiGe BiCMOS Technology}}}, doi = {{10.1109/BCICTS59662.2024.10745663}}, year = {{2024}}, } @misc{48631, author = {{Iftekhar, Mohammed and Scheytt, J. Christoph}}, title = {{{ ENHANCED PLL CIRCUIT}}}, year = {{2023}}, } @inproceedings{48961, author = {{Iftekhar, Mohammed and Gowda, Harshan and Kneuper, Pascal and Sadiye, Babak and Müller, Wolfgang and Scheytt, Christoph}}, booktitle = {{2023 IEEE BiCMOS and Compound Semiconductor Integrated Circuits and Technology Symposium (BCICTS)}}, location = {{Monterey, CA, USA}}, title = {{{A 28-Gb/s 27.2mW NRZ Full-Rate Bang-Bang Clock and Data Recovery in 22 nm FD-SOI CMOS Technology}}}, doi = {{10.1109/BCICTS54660.2023.10310954}}, year = {{2023}}, } @article{50012, abstract = {{Silicon photonics, in conjunction with complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) fabrication, has greatly enhanced the development of integrated optical phased arrays. This facilitates a dynamic control of light in a compact form factor that enables the synthesis of arbitrary complex wavefronts in the infrared spectrum. We numerically demonstrate a large-scale two-dimensional silicon-based optical phased array (OPA) composed of nanoantennas with circular gratings that are balanced in power and aligned in phase, required for producing elegant radiation patterns in the far-field. For a wavelength of 1.55 μm, we optimize two antennas for the OPA exhibiting an upward radiation efficiency as high as 90%, with almost 6.8% of optical power concentrated in the field of view. Additionally, we believe that the proposed OPAs can be easily fabricated and would have the ability to generate complex holographic images, rendering them an attractive candidate for a wide range of applications like LiDAR sensors, optical trapping, optogenetic stimulation, and augmented-reality displays.}}, author = {{Farheen, Henna and Strauch, Andreas and Scheytt, J. Christoph and Myroshnychenko, Viktor and Förstner, Jens}}, issn = {{1569-4410}}, journal = {{Photonics and Nanostructures - Fundamentals and Applications}}, keywords = {{tet_topic_opticalantenna}}, pages = {{101207}}, publisher = {{Elsevier BV}}, title = {{{Optimized, Highly Efficient Silicon Antennas for Optical Phased Arrays}}}, doi = {{10.1016/j.photonics.2023.101207}}, volume = {{58}}, year = {{2023}}, } @inproceedings{43052, abstract = {{We demonstrate a large-scale two dimensional silicon-based optical phased array (OPA) composed of nanoantennas with circular gratings that are balanced in power and aligned in phase, required for producing desired radiation patterns in the far-field. The OPAs are numerically optimized to have an upward efficiency of up to 90%, targeting radiation concentration mainly in the field of view. We envision that our OPAs have the ability of generating complex holographic images, rendering them an attractive candidate for a wide range of applications like LiDAR sensors, optical trapping, optogenetic stimulation and augmented-reality displays.}}, author = {{Farheen, Henna and Strauch, Andreas and Scheytt, J. Christoph and Myroshnychenko, Viktor and Förstner, Jens}}, booktitle = {{Integrated Optics: Devices, Materials, and Technologies XXVII}}, editor = {{García-Blanco, Sonia M. and Cheben, Pavel}}, keywords = {{tet_topic_opticalantenna}}, pages = {{124241D }}, publisher = {{SPIE}}, title = {{{Optimized silicon antennas for optical phased arrays}}}, doi = {{10.1117/12.2658716}}, year = {{2023}}, } @inproceedings{50466, abstract = {{A key challenge in designing efficient optical phased arrays is the lack of a well-designed radiator. This work explores horn antennas numerically optimized to target high upward radiation efficiency to be employed in silicon-based phased arrays capable of producing elegant radiation patterns in the far-field.}}, author = {{Farheen, Henna and Joshi, S. and Scheytt, J. Christoph and Myroshnychenko, Viktor and Förstner, Jens}}, booktitle = {{2023 IEEE Photonics Conference (IPC)}}, keywords = {{tet_topic_opticalantenna}}, publisher = {{IEEE}}, title = {{{Increasing the upward radiation efficiency of optical phased arrays using asymmetric silicon horn antennas}}}, doi = {{10.1109/ipc57732.2023.10360519}}, year = {{2023}}, } @article{45485, author = {{Kruse, Stephan and Serino, Laura and Folge, Patrick Fabian and Echeverria Oviedo, Dana and Bhattacharjee, Abhinandan and Stefszky, Michael and Scheytt, J. Christoph and Brecht, Benjamin and Silberhorn, Christine}}, issn = {{1041-1135}}, journal = {{IEEE Photonics Technology Letters}}, keywords = {{Electrical and Electronic Engineering, Atomic and Molecular Physics, and Optics, Electronic, Optical and Magnetic Materials}}, number = {{14}}, pages = {{769--772}}, publisher = {{Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE)}}, title = {{{A Pulsed Lidar System With Ultimate Quantum Range Accuracy}}}, doi = {{10.1109/lpt.2023.3277515}}, volume = {{35}}, year = {{2023}}, } @misc{48622, abstract = {{Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer elektrooptischen Übertragungsvorrichtung, mit den Schritten: - Erzeugen eines optischen Trägersignals mittels einer optischen Signalquelle einer Basiseinrichtung der Übertragungsvorrichtung; - Erzeugen eines beliebigen Signals mittels der optischen Signalquelle; - Aufmodulieren des beliebigen Signals auf das optische Trägersignal in der Basiseinrichtung zu einem Übertragungssignal; - Übertragen des Übertragungssignals an eine Antenneneinrichtung der Übertragungsvorrichtung mittels eines optischen Übertragungsmediums; und - Trennen des beliebiges Signals und des Trägersignals in der Antenneneinrichtung. Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt sowie eine Übertragungsvorrichtung.}}, author = {{Kruse, Stephan and Scheytt, J. Christoph and Meinecke, Marc-Michael and Heiko Gustav, Kurz}}, title = {{{Verfahren zum Betreiben einer elektrooptischen Übertragungsvorrichtung für beliebige Signale, Computerprogrammprodukt sowie Datenübertragungsvorrichtung}}}, year = {{2023}}, } @misc{48625, abstract = {{Die Erfindung betrifft einen elektrooptischen Balun, wobei der elektrooptische Balun einen Eingang für ein optisches Eingangssignal (Ein(t)) aufweist, wobei der elektrooptische Balun weiterhin ein 1x2 Multimodeninterferometer (1x2 MMI) und einen Phasenschieber (Δϕ) aufweist, wobei das 1x2 Multimodeninterferometer (1x2 MMI) mit dem Eingangssignal im Betrieb versorgbar ist, wobei der elektrooptische Balun weiterhin ein 2x4 Multimodeninterferometer (2x4 MMI) aufweist, wobei das 2x4 Multimodeninterferometer (2x4 MMI) mit den Ausgangsarmen des 1x2 Multimodeninterferometer (1x2 MMI) verbunden ist, wobei der Phasenschieber (Δϕ) in einem Ausgangsarm des 1x2 Multimodeninterferometer (1x2 MMI) angeordnet ist, wobei im Betrieb an zwei Ausgängen (Eout,1 (t), Eout,4(t)) des 2x4 Multimodeninterferometers (2x4 MMI) ein quasi differentielles optisches Signal anliegt, das mittels einer jeweiligen Photodiode (PD1, PD2) und einem differentiellen Schaltkreis in ein DC-freies elektrisches Signal (Vout) überführt werden kann. Weiterhin betrifft die Erfindung ein System zur Generierung eines pseudeodifferentiellen Signals, aufweisend einen elektrooptischen Balun sowie einen optischen Strahlteiler (OS) sowie einen dual output carrier injection Mach Zehnder Modulator (MZM), wobei der optische Strahlteiler (OS) ein Eingangssignal (IIN) in einen ersten Teil (n) und einen zweiten Teil (1-n) aufteilt, wobei der zweite Teil (1-n) als Eingangssignal (Ein(t)) im Betrieb auf den Eingang des elektrooptischen Baluns geführt wird, wobei der erste Teil (n) im Betrieb als Eingangssignal dem dual output carrier injection Mach Zehnder Modulator (MZM) zugeführt wird, wobei das quasi differentielle elektrische Signal (I1, I2) der Photodioden (PD1, PD2) im Betrieb zur Ansteuerung des dual output carrier injection Mach Zehnder Modulator (MZM) in push pull Konfiguration verwendet wird.}}, author = {{Kruse, Stephan and Scheytt, J. Christoph}}, title = {{{Elektrooptischer Balun und System zur Generierung eines pseudodifferentiellen Signals aufweisend einen solchen elektrooptischen Balun}}}, year = {{2023}}, } @misc{48623, abstract = {{Die Erfindung betrifft eine einstellbare Signalquelle mit kleinem Phasenrauschen, aufweisend • einen optischen Mikrowellenphasendetektor (BOMPD) aufweisend • einen Intensitätsmodulator (BIM), mit einem optischen Signaleingang, einem Modulationseingang (I), und einem ersten Ausgang (O1) und einen zweiten Ausgang (O2), • eine erste Photodiode (PD1), die im Betrieb mit Licht des ersten Ausgangs (O1) bestrahlt werden kann, • eine zweite Photodiode (PD2), die im Betrieb mit Licht des zweiten Ausgangs (O2) bestahlt werden kann, • wobei die erste Photodiode (PD1) und die zweite Photodiode (PD2), im Betrieb vorgespannt in Reihe geschaltet sind, • wobei zwischen der ersten Photodiode (PD1) und der zweiten Photodiode (PD2) ein Abgriff für eine Abgriffs-Signal angeordnet ist, • weiterhin aufweisend eine steuerbare Gleichstromquelle, • wobei am Abgriff im Betrieb mittels der ersten Gleichstromquelle (N4) ein Offsetstrom einstellbar ist, womit die Symmetrie des optischen Mikrowellenphasendetektor im Betrieb durch einen Offsetstrom aufgehoben wird, • wobei der Abgriff mit einem eventuellen Offsetstrom an ein Tiefpassfilter geführt wird, • wobei das tiefpassgefilterte Abgriffs-Signal einem einstellbaren Oszillator (OSZ) zur Verfügung gestellt wird. }}, author = {{Bahmanian, Meysam and Scheytt, J. Christoph}}, title = {{{Einstellbare Signalquelle mit kleinem Phasenrauschen}}}, year = {{2023}}, } @misc{48626, abstract = {{Die Erfindung betrifft einen elektrooptischen Mischer (1) mit elektrischem Ausgang, aufweisend: • eine Photodiode (PD), • einen ersten Anschluss, • einen zweiten Anschluss, • wobei die Anschlüsse eine erste Spannungsversorgung (V1) und eine zweite Spannungsversorgung (V2) oder eine erste Stromversorgung (I1) und eine zweite Stromversorgung (I2) anschließbar ist, • einen Anschluss für ein Kleinsignal-Massepotential, • ein erstes Teilanpassungsnetzwerk (Z2, Z4), welches auf der Anodenseite der Photodiode (PD) angeordnet ist, wobei ein Teil des ersten Teilanpassungsnetzwerkes (Z2) mit dem Anschluss für die zweite Spannungsversorgung (V2) schaltbar (S2) verbindbar ist, und wobei ein anderer Teil des ersten Teilanpassungsnetzwerkes (Z4) mit dem Anschluss für das Kleinsignal-Massepotential schaltbar (S2') verbindbar ist, • ein zweites Teilanpassungsnetzwerk (Z1, Z3), welches auf der Kathodenseite der Photodiode (PD) angeordnet ist, wobei ein Teil des zweiten Teilanpassungsnetzwerkes (Z1) mit dem Anschluss für die erste Spannungsversorgung (V1) schaltbar (S1) verbindbar ist, und wobei ein anderer Teil des zweiten Teilanpassungsnetzwerkes (Z3) mit dem Anschluss für das Kleinsignal-Massepotential schaltbar (S1') verbindbar ist, • ein erstes entkoppelndes Element (C1) angeordnet auf der Kathodenseite und ein zweites entkoppelndes Element (C2) angeordnet auf der Anodenseite der Photodiode (PD), • wobei zwischen den von der Photodiode (PD) abgewandten Seiten des ersten entkoppelnden Elementes (C1) und des zweiten entkoppelnden Elementes (C2) im Betrieb einelektrisches Ausgangssignal bereitgestellt werden kann.}}, author = {{Kruse, Stephan and Scheytt, J. Christoph}}, title = {{{Elektrooptischer Mischer}}}, year = {{2023}}, } @inproceedings{47521, abstract = {{This paper experimentally investigates and interprets the e®ects of noise and non- linearity in a silicon photonic optical test structure. For the analysis di®erent optoelectronic phase noise measurement techniques are used. Our tests focuses on the performance of integrated opti- cal test structures using femtosecond pulses in the 1550nm spectral range. A primary objective is to understand the behaviour of silicon photonic waveguides that can be further employed in the implementation of an optoelectronic phase-locked loop (OEPLL) in silicon photonics technology. A comparison of our results, as well as a discussion on the di®erent optoelectronic phase noise measurement techniques are presented. Our ¯ndings provide insights that can be leveraged to optimize the design and performance of ultra-low phase noise on-chip OEPLL systems locking to mode-locked laser (MLL) signals. In the future such systems can be essential for advanced communication and sensing applications.}}, author = {{Surendranath Shroff, Vijayalakshmi and Kress, Christian and Bahmanian, Meysam and Scheytt, J. Christoph}}, booktitle = {{2023 PhotonIcs & Electromagnetics Research Symposium (PIERS), }}, location = {{Prague, Czech Republic}}, publisher = {{IEEE}}, title = {{{Analysis of Phase Noise in Waveguide-integrated Optical Test Structures in Silicon Photonics}}}, doi = {{10.1109/PIERS59004.2023.10221473}}, year = {{2023}}, } @article{47009, abstract = {{We present a fully integrated radio frequency identifications transponder chip operating at 5.8 GHz, which is compatible with the class-1 generation-2 of the Electronic Product Code protocol (EPC-C1 G2). The tag chip including the analog front-end and the digital baseband processor, are designed in the sub-threshold regime (0.5 V) with a total supply current of less than 50 μA. As a power scavenging unit, a single-stage differential-drive rectifier structure is designed and fabricated with standard threshold voltage (SVT) MOS elements in a commercial 65-nm CMOS process, to provide 0.8 V of rectified voltage. Measurements performed on the fabricated single-stage structure show a maximum power conversion efficiency of 69.6% for a 22 kΩ load and a sensitivity of -12.5 dBm, which corresponds to more than 1 m of reading range. The power conversion efficiency at this range is about 64%.}}, author = {{Haddadian, Sanaz and Scheytt, J. Christoph and von Bögel, Gerd and Grenter, Thorben}}, issn = {{2469-7281}}, journal = {{ IEEE Journal of Radio Frequency Identification}}, publisher = {{IEEE}}, title = {{{A Sub-Threshold Microwave RFID Tag Chip, Compatible With RFID MIMO Reader Technology}}}, doi = {{10.1109/JRFID.2023.3308332}}, year = {{2023}}, } @inproceedings{46426, abstract = {{One of the main challenges for next generation automotive radars is the improvement of angular resolution to a sub-degree level. In this context, wide aperture automotive radars of 1m length or more and resolution close to 0.1° in azimuth and 0.5° in elevation could be beneficial. To enable coherent processing of arrays with such large aperture, prior (i.e offline) and online calibration are necessary: channel imbalances (gains and phases) and three dimensional coordinates of transmit and receive elements need to be determined. We propose a calibration strategy based on alternating steps between the two subtasks of i) channel imbalance estimation with ‘known’ array positions, by applying a singular value decomposition to the resulting tensor calculus problem; and ii) antenna position estimation with ’known’ channel imbalances, by numerically maximizing the Bayesian posterior probability; in both cases operating on range/Doppler snapshots of disjoint targets (with potentially unknown locations). Simulation studies based on the parameters of a MIMO 8x6 linear sparse array show promising results as long as the initial position errors do not exceed half a wavelength (2mm), beyond which we observe strong effects of ambiguity. Experimental results with real measurements show that after calibration in laboratory conditions, our MIMO 8x6 demonstrator with 50cm aperture is able to resolve two targets at the same range with angular separation at least as close as 0.4°.}}, author = {{Greiff, Christian and Mateos-Núñez, David and Simoni, Renato and González-Huici, Maria and Kruse, Stephan and Scheytt, J. Christoph and Kolk, Karl and Höller, Christian and Kurz, Heiko Gustav and Meinecke, Marc-Michael and Gisder, Thomas}}, booktitle = {{2023 24th International Radar Symposium (IRS)}}, location = {{Berlin, Germany}}, publisher = {{IEEE}}, title = {{{Calibration of Large Coherent MIMO Radar Arrays: Channel Imbalances and 3D Antenna Positions}}}, doi = {{10.23919/IRS57608.2023.10172475}}, year = {{2023}}, } @inproceedings{42800, abstract = {{In this paper we present a new system architecture for software-defined radio / radar with optical signal distribution. The proposed architecture allows to transmit the optical carrier and an arbitrary IQ signal on the same fiber from a base station to wireless transmitters using a single laser. Furthermore, we can reuse parts, and under special conditions, also the complete optical output of the base station for the IQ return path from the wireless receiver frontends to the base station. Avoiding multiple lasers and fibers for the distribution of the carrier and arbitrary signal from the base station to the frontend, and avoiding the laser diode for the IQ return path from receiver frontends to the base station reduces the hardware effort significantly. Finally, the system architecture allows to integrate all components of the optoelectronic wireless frontend in a single chip using silicon photonics technology.}}, author = {{Kruse, Stephan and Kneuper, Pascal and Schwabe, Tobias and Meinecke, Marc-Michael and Kurz, Heiko G. and Scheytt, J. Christoph}}, location = {{Fraunhofer-Forum Berlin, Germany}}, title = {{{Distributed System Architecture for Software-Defined Radio / Radar with Optical Signal Distribution}}}, doi = {{10.23919/IRS57608.2023.10172470}}, year = {{2023}}, } @inproceedings{47124, author = {{Kruse, Stephan and Meinecke, Marc-Michael and Kneuper, Pascal and Schwabe, Tobias and Kurz, Heiko G. and Scheytt, J. Christoph}}, booktitle = {{2023 20th European Radar Conference (EuRAD)}}, location = {{Berlin}}, title = {{{Analysis and Simulation of a Coherent FMCW Lidar-Photonic Radar Combined Sensor System for Large Aperture Phased Array MIMO}}}, doi = {{10.23919/EuRAD58043.2023.10289439}}, year = {{2023}}, } @article{47126, author = {{Kruse, Stephan and Greitens, Jan C. and Schwabe, Tobias and Kneuper, Pascal and Kurz, Heiko G. and Scheytt, J. Christoph}}, journal = {{IEEE Microwave and Wireless Technology Letters }}, title = {{{A Narrowband Four-Quadrant Electro-Optical Mixer for Microwave Photonics}}}, doi = {{10.1109/LMWT.2023.3315315}}, year = {{2023}}, }