Optiskās frekvences retināšanas shēma, kuras pamatā ir MZM modulators

Optiskās frekvences retināšanas shēma, kuras pamatā irMZM modulators

Optisko frekvenču dispersiju var izmantot kā liDAR.gaismas avotsvienlaikus izstarot un skenēt dažādos virzienos, un to var izmantot arī kā 800G FR4 daudzviļņu gaismas avotu, novēršot MUX struktūru. Parasti daudzviļņu gaismas avotam ir vai nu maza jauda, ​​vai arī tas nav labi iepakots, un pastāv daudzas problēmas. Šodien ieviestajai shēmai ir daudz priekšrocību, un to var izmantot kā atsauci. Tās struktūras diagramma ir parādīta šādi: LieljaudasDFB lāzersGaismas avots ir nepārtrauktas darbības (CW) gaisma laika apgabalā un viena viļņa frekvence. Pēc tam, kad tas ir izgājis caurimodulatorsar noteiktu modulācijas frekvenci fRF tiks ģenerēta sānu josla, un sānu joslas intervāls ir modulētā frekvence fRF. Modulators izmanto LNOI modulatoru ar garumu 8,2 mm, kā parādīts b attēlā. Pēc garas lielas jaudas sadaļasfāzes modulators, modulācijas frekvence arī ir fRF, un tās fāzei ir jāveido RF signāla un gaismas impulsa virsotne vai zemākā robeža attiecībā pret otru, kā rezultātā rodas spēcīgs čirps, kas savukārt rada vairāk optisko zobu. Modulatora līdzstrāvas nobīde un modulācijas dziļums var ietekmēt optiskās frekvences dispersijas līdzenumu.

Matemātiski signāls pēc tam, kad modulators ir modulējis gaismas lauku, ir:
Var redzēt, ka izejas optiskais lauks ir optiskās frekvences dispersija ar frekvences intervālu wrf, un optiskās frekvences dispersijas zoba intensitāte ir saistīta ar DFB optisko jaudu. Simulējot gaismas intensitāti, kas iet caur MZM modulatoru, unPM fāzes modulators, un pēc tam FFT, iegūst optiskās frekvences dispersijas spektru. Šajā attēlā parādīta tieša saistība starp optiskās frekvences līdzenumu un modulatora līdzstrāvas nobīdi un modulācijas dziļumu, pamatojoties uz šo simulāciju.

Nākamajā attēlā parādīta simulētā spektrālā diagramma ar MZM nobīdes līdzstrāvu 0,6π un modulācijas dziļumu 0,4π, kas parāda, ka tās plakanums ir <5dB.

Tālāk ir parādīta MZM modulatora korpusa shēma, kur LN ir 500 nm biezs, kodināšanas dziļums ir 260 nm un viļņvada platums ir 1,5 µm. Zelta elektroda biezums ir 1,2 µm. Augšējā apšuvuma SIO2 biezums ir 2 µm.

Tālāk ir parādīts testētā OFC spektrs ar 13 optiski reti izvietotiem zobiem un plakanumu <2,4 dB. Modulācijas frekvence ir 5 GHz, un RF jaudas slodze MZM un PM ir attiecīgi 11,24 dBm un 24,96 dBm. Optiskās frekvences dispersijas ierosmes zobu skaitu var palielināt, vēl vairāk palielinot PM-RF jaudu, un optiskās frekvences dispersijas intervālu var palielināt, palielinot modulācijas frekvenci. attēls
Iepriekš minētais ir balstīts uz LNOI shēmu, bet turpmākais — uz IIIV shēmu. Struktūras diagramma ir šāda: Mikroshēma integrē DBR lāzeru, MZM modulatoru, PM fāzes modulatoru, SOA un SSC. Viena mikroshēma var panākt augstas veiktspējas optisko frekvenču retināšanu.

DBR lāzera SMSR ir 35 dB, līnijas platums ir 38 MHz un skaņošanas diapazons ir 9 nm.

MZM modulators tiek izmantots, lai ģenerētu sānu joslu ar garumu 1 mm un joslas platumu tikai 7 GHz pie 3 dB. Galvenokārt ierobežo impedances neatbilstība, optiskie zudumi līdz 20 dB pie -8 B nobīdes.

SOA garums ir 500 µm, kas tiek izmantots modulācijas optiskās diferenciālās zudumu kompensēšanai, un spektrālā joslas platums ir 62 nm pie 3 dB pie 90 mA. Integrētais SSC izejā uzlabo mikroshēmas savienošanas efektivitāti (savienošanas efektivitāte ir 5 dB). Galīgā izejas jauda ir aptuveni −7 dBm.

Lai iegūtu optisko frekvenču dispersiju, izmantotā RF modulācijas frekvence ir 2,6 GHz, jauda ir 24,7 dBm un fāzes modulatora Vpi ir 5 V. Zemāk redzamajā attēlā ir iegūtais fotofobiskais spektrs ar 17 fotofobiskiem zobiem @10 dB un SNSR augstāku par 30 dB.

Shēma ir paredzēta 5G mikroviļņu pārraidei, un nākamajā attēlā ir redzama gaismas detektora noteiktā spektra komponente, kas var ģenerēt 26G signālus ar 10 reizēm lielāku frekvenci. Šeit tas nav norādīts.

Rezumējot, ar šo metodi ģenerētajai optiskajai frekvencei ir stabils frekvenču intervāls, zems fāzes troksnis, augsta jauda un vienkārša integrācija, taču pastāv arī vairākas problēmas. Uz PM ielādētais RF signāls prasa lielu jaudu, relatīvi lielu enerģijas patēriņu, un frekvenču intervālu ierobežo modulācijas ātrums līdz 50 GHz, kam FR8 sistēmā nepieciešams lielāks viļņu garuma intervāls (parasti >10 nm). Ierobežota izmantošana, jaudas vienmērīgums joprojām nav pietiekams.