Ένα σχέδιο αραίωσης οπτικής συχνότητας με βάση τον διαμορφωτή MZM

Ένα σχέδιο αραίωσης οπτικής συχνότητας με βάσηΔιαμορφωτής MZM

Η διασπορά οπτικής συχνότητας μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως liDARπηγή φωτόςνα εκπέμπει και να σαρώνει ταυτόχρονα σε διαφορετικές κατευθύνσεις και μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως πηγή φωτός πολλαπλού μήκους κύματος 800G FR4, εξαλείφοντας τη δομή MUX. Συνήθως, η πηγή φωτός πολλαπλού μήκους κύματος είναι είτε χαμηλής ισχύος είτε δεν είναι καλά συσκευασμένη και υπάρχουν πολλά προβλήματα. Το σύστημα που εισάγεται σήμερα έχει πολλά πλεονεκτήματα και μπορεί να αναφερθεί για αναφορά. Το διάγραμμα δομής του φαίνεται ως εξής: Η υψηλή ισχύςΛέιζερ DFBΗ πηγή φωτός είναι το φως CW στο πεδίο του χρόνου και το απλό μήκος κύματος στη συχνότητα. Αφού περάσετε από αρυθμιστήςμε μια ορισμένη συχνότητα διαμόρφωσης fRF, θα δημιουργηθεί πλευρική ζώνη και το διάστημα πλευρικής ζώνης είναι η διαμορφωμένη συχνότητα fRF. Ο διαμορφωτής χρησιμοποιεί διαμορφωτή LNOI με μήκος 8,2 mm, όπως φαίνεται στο Σχήμα β. Μετά από ένα μακρύ τμήμα υψηλής ισχύοςδιαμορφωτής φάσης, η συχνότητα διαμόρφωσης είναι επίσης fRF και η φάση της πρέπει να κάνει την κορυφή ή το κατώτατο σημείο του σήματος RF και τον παλμό φωτός σε σχέση μεταξύ τους, με αποτέλεσμα ένα μεγάλο τσιτάτο, με αποτέλεσμα περισσότερα οπτικά δόντια. Η πόλωση DC και το βάθος διαμόρφωσης του διαμορφωτή μπορούν να επηρεάσουν την επιπεδότητα της διασποράς της οπτικής συχνότητας.

Μαθηματικά, το σήμα μετά τη διαμόρφωση του φωτεινού πεδίου από τον διαμορφωτή είναι:
Μπορεί να φανεί ότι το οπτικό πεδίο εξόδου είναι μια διασπορά οπτικής συχνότητας με ένα διάστημα συχνότητας wrf και η ένταση του δοντιού διασποράς οπτικής συχνότητας σχετίζεται με την οπτική ισχύ DFB. Με την προσομοίωση της έντασης φωτός που διέρχεται από τον διαμορφωτή MZM καιΔιαμορφωτής φάσης PM, και μετά FFT, λαμβάνεται το φάσμα διασποράς οπτικής συχνότητας. Το παρακάτω σχήμα δείχνει την άμεση σχέση μεταξύ της επίπεδης οπτικής συχνότητας και της πόλωσης DC του διαμορφωτή και του βάθους διαμόρφωσης με βάση αυτήν την προσομοίωση.

Το παρακάτω σχήμα δείχνει το προσομοιωμένο φασματικό διάγραμμα με πόλωση MZM DC 0,6π και βάθος διαμόρφωσης 0,4π, που δείχνει ότι η επιπεδότητά του είναι <5dB.

Ακολουθεί το διάγραμμα συσκευασίας του διαμορφωτή MZM, το LN έχει πάχος 500nm, το βάθος χάραξης είναι 260nm και το πλάτος του κυματοδηγού είναι 1,5um. Το πάχος του ηλεκτροδίου χρυσού είναι 1,2um. Το πάχος της άνω επένδυσης SIO2 είναι 2um.

Ακολουθεί το φάσμα του δοκιμασμένου OFC, με 13 οπτικά αραιά δόντια και επιπεδότητα <2,4dB. Η συχνότητα διαμόρφωσης είναι 5 GHz και η φόρτωση ισχύος RF σε MZM και PM είναι 11,24 dBm και 24,96 dBm αντίστοιχα. Ο αριθμός των δοντιών διέγερσης διασποράς οπτικής συχνότητας μπορεί να αυξηθεί αυξάνοντας περαιτέρω την ισχύ PM-RF και το διάστημα διασποράς οπτικής συχνότητας μπορεί να αυξηθεί αυξάνοντας τη συχνότητα διαμόρφωσης. εικόνα
Τα παραπάνω βασίζονται στο σχήμα LNOI και τα παρακάτω βασίζονται στο σχήμα IIIV. Το διάγραμμα δομής έχει ως εξής: Το τσιπ ενσωματώνει λέιζερ DBR, διαμορφωτή MZM, διαμορφωτή φάσης PM, SOA και SSC. Ένα μόνο τσιπ μπορεί να επιτύχει αραίωση οπτικής συχνότητας υψηλής απόδοσης.

Το SMSR του λέιζερ DBR είναι 35dB, το πλάτος γραμμής είναι 38MHz και το εύρος συντονισμού είναι 9nm.

Ο διαμορφωτής MZM χρησιμοποιείται για τη δημιουργία πλευρικής ζώνης με μήκος 1mm και εύρος ζώνης μόνο 7GHz@3dB. Περιορίζεται κυρίως από αναντιστοιχία σύνθετης αντίστασης, οπτική απώλεια έως και 20dB@-8B πόλωσης

Το μήκος SOA είναι 500 μm, το οποίο χρησιμοποιείται για να αντισταθμίσει την απώλεια οπτικής διαφοράς διαμόρφωσης και το φασματικό εύρος ζώνης είναι 62nm@3dB@90mA. Το ενσωματωμένο SSC στην έξοδο βελτιώνει την απόδοση σύζευξης του τσιπ (η απόδοση ζεύξης είναι 5dB). Η τελική ισχύς εξόδου είναι περίπου −7dBm.

Για την παραγωγή οπτικής διασποράς συχνότητας, η συχνότητα διαμόρφωσης RF που χρησιμοποιείται είναι 2,6 GHz, η ισχύς είναι 24,7 dBm και το Vpi του διαμορφωτή φάσης είναι 5 V. Το παρακάτω σχήμα είναι το φωτοφοβικό φάσμα που προκύπτει με 17 φωτοφοβικά δόντια @10dB και SNSR υψηλότερο από 30dB.

Το σχήμα προορίζεται για μετάδοση μικροκυμάτων 5G και το παρακάτω σχήμα είναι το στοιχείο φάσματος που ανιχνεύεται από τον ανιχνευτή φωτός, ο οποίος μπορεί να παράγει σήματα 26G κατά 10 φορές τη συχνότητα. Δεν αναφέρεται εδώ.

Συνοπτικά, η οπτική συχνότητα που δημιουργείται με αυτή τη μέθοδο έχει σταθερό διάστημα συχνότητας, χαμηλό θόρυβο φάσης, υψηλή ισχύ και εύκολη ενσωμάτωση, αλλά υπάρχουν επίσης αρκετά προβλήματα. Το σήμα RF που φορτώνεται στο PM απαιτεί μεγάλη ισχύ, σχετικά μεγάλη κατανάλωση ενέργειας και το διάστημα συχνότητας περιορίζεται από τον ρυθμό διαμόρφωσης, έως και 50 GHz, που απαιτεί μεγαλύτερο διάστημα μήκους κύματος (γενικά >10 nm) στο σύστημα FR8. Περιορισμένη χρήση, η επιπεδότητα ισχύος εξακολουθεί να μην είναι αρκετή.