Y modiwleiddiwr electro-optig cymhareb difodiant uwch-uchel diweddaraf

Y diweddarafmodiwlydd electro-optig cymhareb difodiant uwch-uchel

Mae gan fodiwlyddion electro-optegol ar sglodion (seiliedig ar silicon, triquinoid, lithiwm niobate ffilm denau, ac ati) fanteision crynoder, cyflymder uchel a defnydd pŵer isel, ond mae heriau mawr o hyd i gyflawni modiwleiddio dwyster deinamig gyda chymhareb difodiant uwch-uchel. Yn ddiweddar, mae ymchwilwyr mewn Canolfan ymchwil ar y cyd ar gyfer Synhwyro Ffibr Optig mewn prifysgol Tsieineaidd wedi gwneud datblygiad mawr ym maes modiwlyddion electro-optegol cymhareb difodiant uwch-uchel ar swbstradau silicon. Yn seiliedig ar y strwythur hidlydd optegol trefn uchel, mae'r silicon ar sglodion...modiwlydd electro-optiggyda chymhareb difodiant o hyd at 68 dB yn cael ei wireddu am y tro cyntaf. Mae'r maint a'r defnydd o bŵer ddwy orchymyn maint yn llai na rhai traddodiadolModiwleiddiwr AOM, ac mae hyfywedd cymhwysiad y ddyfais yn cael ei wirio yn system DAS y labordy.

Ffigur 1 Diagram sgematig o ddyfais brawf ar gyfer ultramodiwlydd electro-optig cymhareb difodiant uchel

Wedi'i seilio ar siliconmodiwleiddiwr electro-optegolyn seiliedig ar y strwythur hidlydd micro-gylch cypledig mae'n debyg i'r hidlydd trydanol clasurol. Mae'r modiwleiddiwr electro-optig yn cyflawni hidlo bandpas gwastad a chymhareb gwrthod all-fand uchel (>60 dB) trwy gyplu cyfres pedwar atseinyddion micro-gylch sy'n seiliedig ar silicon. Gyda chymorth newidydd cyfnod electro-optig math Pin ym mhob micro-gylch, gellir newid sbectrwm trawsyriant y modiwleiddiwr yn sylweddol ar foltedd cymhwysol isel (<1.5 V). Mae'r gymhareb gwrthod all-fand uchel ynghyd â nodwedd rholio i lawr serth yr hidlydd yn galluogi modiwleiddio dwyster y golau mewnbwn ger y donfedd atseiniol gyda chyferbyniad mawr iawn, sy'n ffafriol iawn i gynhyrchu pylsau golau cymhareb difodiant uwch-uchel.

I wirio gallu modiwleiddio'r modiwleiddiwr electro-optig, dangosodd y tîm yn gyntaf amrywiad trosglwyddiad y ddyfais gyda'r foltedd DC ar y donfedd weithredu. Gellir gweld ar ôl 1 V, bod y trosglwyddiad yn gostwng yn sydyn dros 60 dB. Oherwydd cyfyngiad dulliau arsylwi osgilosgop confensiynol, mae'r tîm ymchwil yn mabwysiadu'r dull mesur ymyrraeth hunan-heterodyne, ac yn defnyddio'r ystod ddeinamig fawr o'r sbectromedr i nodweddu'r gymhareb difodiant deinamig uwch-uchel o'r modiwleiddiwr yn ystod modiwleiddio pwls. Mae'r canlyniadau arbrofol yn dangos bod gan bwls golau allbwn y modiwleiddiwr gymhareb difodiant o hyd at 68 dB, a'r gymhareb difodiant o fwy na 65 dB ger sawl safle tonfedd atseiniol. Ar ôl cyfrifiad manwl, mae'r foltedd gyrru RF gwirioneddol a lwythir i'r electrod tua 1 V, a dim ond 3.6 mW yw'r defnydd pŵer modiwleiddio, sydd ddwy orchymyn maint yn llai na defnydd pŵer y modiwleiddiwr AOM confensiynol.

Gellir defnyddio modiwleiddiwr electro-optig sy'n seiliedig ar Silicon mewn system DAS mewn system DAS sy'n canfod yn uniongyrchol drwy becynnu'r modiwleiddiwr ar-sglodion. Yn wahanol i'r interferometreg heterodyne signal lleol cyffredinol, mabwysiadir y modd dadfodiwleiddio o interferometreg Michelson anghytbwys yn y system hon, fel nad oes angen effaith newid amledd optegol y modiwleiddiwr. Adferir y newidiadau cyfnod a achosir gan signalau dirgryniad sinwsoidaidd yn llwyddiannus drwy ddadfodiwleiddio signalau gwasgaredig Rayleigh o 3 sianel gan ddefnyddio algorithm dadfodiwleiddio IQ confensiynol. Mae'r canlyniadau'n dangos bod yr SNR tua 56 dB. Ymchwilir ymhellach i ddosbarthiad dwysedd sbectrol pŵer ar hyd hyd cyfan y ffibr synhwyrydd yn yr ystod amledd signal ±100 Hz. Ar wahân i'r signal amlwg yn y safle dirgryniad a'r amledd, gwelir bod rhai ymatebion dwysedd sbectrol pŵer mewn lleoliadau gofodol eraill. Mae'r sŵn croes-siarad yn yr ystod o ±10 Hz a thu allan i'r safle dirgryniad yn cael ei gyfartaleddu ar hyd y ffibr, ac nid yw'r SNR cyfartalog yn y gofod yn llai na 33 dB.

Ffigur 2

Diagram sgematig o system synhwyro acwstig dosbarthedig ffibr optegol.

b Dwysedd sbectrol pŵer signal wedi'i ddadfodiwleiddio.

Amleddau dirgryniad c, d ger y dosbarthiad dwysedd sbectrol pŵer ar hyd y ffibr synhwyro.

Yr astudiaeth hon yw'r gyntaf i gyflawni modiwleiddiwr electro-optegol ar silicon gyda chymhareb difodiant uwch-uchel (68 dB), ac wedi'i gymhwyso'n llwyddiannus i systemau DAS, ac mae effaith defnyddio modiwleiddiwr AOM masnachol yn agos iawn, ac mae'r maint a'r defnydd pŵer ddwy orchymyn maint yn llai na'r olaf, y disgwylir iddo chwarae rhan allweddol yn y genhedlaeth nesaf o systemau synhwyro ffibr dosbarthedig pŵer isel, wedi'u miniatureiddio. Yn ogystal, mae proses weithgynhyrchu CMOS ar raddfa fawr a gallu integreiddio ar sglodion systemau sy'n seiliedig ar silicondyfeisiau optoelectroniggall hyrwyddo datblygiad cenhedlaeth newydd o fodiwlau integredig monolithig aml-ddyfais cost isel yn seiliedig ar systemau synhwyro ffibr dosbarthedig ar sglodion yn fawr.