Optik frekans inceltme yöntemine dayalı bir şemaMZM modülatörü
Optik frekans dağılımı, LiDAR olarak kullanılabilir.ışık kaynağıAynı anda farklı yönlerde ışın yayabilir ve tarama yapabilir; ayrıca 800G FR4 çok dalga boylu ışık kaynağı olarak da kullanılabilir ve MUX yapısını ortadan kaldırır. Genellikle çok dalga boylu ışık kaynakları ya düşük güçtedir ya da iyi paketlenmemiştir ve birçok sorunu vardır. Bugün tanıtılan şema birçok avantaja sahiptir ve referans olarak kullanılabilir. Yapı şeması aşağıdaki gibidir: Yüksek güçDFB lazerIşık kaynağı, zaman alanında sürekli dalga (CW) ışığı ve frekans alanında tek dalga boylu ışıktır. Bir kaynaktan geçtikten sonra...modülatörBelirli bir modülasyon frekansı fRF ile yan bant üretilir ve yan bant aralığı modüle edilmiş frekans fRF'dir. Modülatör, Şekil b'de gösterildiği gibi 8,2 mm uzunluğunda bir LNOI modülatörü kullanır. Uzun bir yüksek güçlü bölümden sonrafaz modülatörüModülasyon frekansı da fRF'dir ve fazının, RF sinyalinin ve ışık darbesinin tepe veya çukur noktalarının birbirine göre hizalanmasını sağlaması gerekir; bu da büyük bir frekans kaymasına ve dolayısıyla daha fazla optik dişe neden olur. Modülatörün DC önyargısı ve modülasyon derinliği, optik frekans dağılımının düzgünlüğünü etkileyebilir.
Matematiksel olarak, ışık alanının modülatör tarafından modüle edilmesinden sonraki sinyal şöyledir:
Çıkış optik alanının wrf frekans aralığına sahip bir optik frekans dağılımı olduğu ve optik frekans dağılımı dişinin yoğunluğunun DFB optik gücüyle ilişkili olduğu görülebilir. MZM modülatöründen geçen ışık yoğunluğunu simüle ederek vePM faz modülatörüArdından FFT uygulanarak optik frekans dağılım spektrumu elde edilir. Aşağıdaki şekil, bu simülasyona dayanarak optik frekans düzgünlüğü ile modülatör DC bias ve modülasyon derinliği arasındaki doğrudan ilişkiyi göstermektedir.
Aşağıdaki şekil, 0,6π'lik MZM bias DC ve 0,4π'lik modülasyon derinliği ile simüle edilmiş spektral diyagramı göstermektedir ve bu diyagramın düzlüğünün <5dB olduğunu ortaya koymaktadır.
Aşağıda MZM modülatörünün paket şeması verilmiştir; LN tabakası 500 nm kalınlığında, aşındırma derinliği 260 nm ve dalga kılavuzu genişliği 1,5 µm'dir. Altın elektrotun kalınlığı 1,2 µm, üst kaplama SIO2 tabakasının kalınlığı ise 2 µm'dir.
Aşağıda, 13 optik olarak seyrek dişe ve <2,4 dB düzlüğe sahip test edilen OFC'nin spektrumu verilmiştir. Modülasyon frekansı 5 GHz olup, MZM ve PM'deki RF güç yüklemesi sırasıyla 11,24 dBm ve 24,96 dBm'dir. PM-RF gücünü daha da artırarak optik frekans dağılımı uyarımının diş sayısı artırılabilir ve modülasyon frekansını artırarak optik frekans dağılımı aralığı artırılabilir.
Yukarıdaki bilgiler LNOI şemasına, aşağıdaki bilgiler ise IIIV şemasına dayanmaktadır. Yapı şeması aşağıdaki gibidir: Çip, DBR lazeri, MZM modülatörü, PM faz modülatörü, SOA ve SSC'yi entegre eder. Tek bir çip, yüksek performanslı optik frekans inceltme sağlayabilir.
DBR lazerin SMSR değeri 35 dB, hat genişliği 38 MHz ve ayar aralığı 9 nm'dir.
MZM modülatörü, 1 mm uzunluğunda ve yalnızca 7 GHz@3dB bant genişliğine sahip yan bant üretmek için kullanılır. Esas olarak empedans uyumsuzluğu ve -8B bias'ta 20 dB'ye kadar optik kayıp ile sınırlıdır.
SOA uzunluğu 500 µm olup, modülasyon optik fark kaybını telafi etmek için kullanılır ve spektral bant genişliği 62 nm@3 dB@90 mA'dır. Çıkıştaki entegre SSC, çipin kuplaj verimliliğini artırır (kuplaj verimliliği 5 dB'dir). Nihai çıkış gücü yaklaşık -7 dBm'dir.
Optik frekans dağılımı üretmek için kullanılan RF modülasyon frekansı 2,6 GHz, güç 24,7 dBm ve faz modülatörünün Vpi değeri 5 V'tur. Aşağıdaki şekil, 10 dB'de 17 fotofobik diş ve 30 dB'den yüksek SNSR ile elde edilen fotofobik spektrumu göstermektedir.
Bu şema 5G mikrodalga iletimi için tasarlanmıştır ve aşağıdaki şekil, frekansın 10 katı ile 26G sinyal üretebilen ışık dedektörü tarafından algılanan spektrum bileşenini göstermektedir. Burada belirtilmemiştir.
Özetle, bu yöntemle üretilen optik frekans, kararlı frekans aralığına, düşük faz gürültüsüne, yüksek güce ve kolay entegrasyona sahip olmakla birlikte, bazı sorunları da bulunmaktadır. PM'ye yüklenen RF sinyali büyük güç gerektirir, nispeten yüksek güç tüketimine neden olur ve frekans aralığı modülasyon hızıyla sınırlıdır (50 GHz'e kadar), bu da FR8 sisteminde daha büyük bir dalga boyu aralığı (genellikle >10 nm) gerektirir. Kullanımı sınırlıdır ve güç düzgünlüğü hala yeterli değildir.
Yayın tarihi: 19 Mart 2024