Ένα σχήμα οπτικής αραίωσης συχνότητας βασισμένο σε διαμορφωτή MZM

Ένα σχήμα οπτικής αραίωσης συχνότητας που βασίζεται σεΔιαμορφωτής MZM

Η οπτική διασπορά συχνότητας μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως liDARπηγή φωτόςνα εκπέμπει και να σαρώνει ταυτόχρονα σε διαφορετικές κατευθύνσεις και μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως πηγή φωτός πολλαπλών μηκών κύματος 800G FR4, εξαλείφοντας τη δομή MUX. Συνήθως, η πηγή φωτός πολλαπλών μηκών κύματος είναι είτε χαμηλής ισχύος είτε δεν είναι καλά συσκευασμένη και υπάρχουν πολλά προβλήματα. Το σχήμα που παρουσιάζεται σήμερα έχει πολλά πλεονεκτήματα και μπορεί να ανατρέξει για αναφορά. Το διάγραμμα δομής του φαίνεται ως εξής: Το υψηλής ισχύοςΛέιζερ DFBη πηγή φωτός είναι φως CW στο χρονικό πεδίο και μονό μήκος κύματος σε συχνότητα. Αφού περάσει από έναρυθμιστήςμε μια συγκεκριμένη συχνότητα διαμόρφωσης fRF, θα δημιουργηθεί πλευρική ζώνη και το διάστημα πλευρικής ζώνης είναι η διαμορφωμένη συχνότητα fRF. Ο διαμορφωτής χρησιμοποιεί έναν διαμορφωτή LNOI με μήκος 8,2 mm, όπως φαίνεται στο Σχήμα β. Μετά από μια μεγάλη διατομή υψηλής ισχύοςδιαμορφωτής φάσης, η συχνότητα διαμόρφωσης είναι επίσης fRF, και η φάση της πρέπει να σχηματίσει την κορυφή ή την κοιλότητα του σήματος RF και του φωτεινού παλμού σε σχέση μεταξύ τους, με αποτέλεσμα ένα μεγάλο τσιρπ, με αποτέλεσμα περισσότερα οπτικά δόντια. Η πόλωση DC και το βάθος διαμόρφωσης του διαμορφωτή μπορούν να επηρεάσουν την επιπεδότητα της διασποράς 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 οπτική διασπορά συχνότητας με ένα διάστημα συχνότητας wrf, και η ένταση του δοντιού οπτικής διασποράς συχνότητας σχετίζεται με την οπτική ισχύ DFB. Με προσομοίωση της έντασης του φωτός που διέρχεται από τον διαμορφωτή MZM καιΔιαμορφωτής φάσης PM, και στη συνέχεια FFT, λαμβάνεται το φάσμα διασποράς οπτικής συχνότητας. Το ακόλουθο σχήμα δείχνει την άμεση σχέση μεταξύ της επιπεδότητας της 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, το οποίο δείχνει ότι η επιπεδότητά του είναι <5dB.

Το παρακάτω είναι 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 χρυσού ηλεκτροδίου είναι 1,2um. Το πάχος της άνω επένδυσης SIO2 είναι 2um.

Το ακόλουθο είναι το φάσμα του δοκιμασμένου OFC, με 13 οπτικά αραιά δόντια και επιπεδότητα <2,4dB. Η συχνότητα διαμόρφωσης είναι 5GHz και το φορτίο ισχύος RF σε MZM και PM είναι 11,24 dBm και 24,96dBm αντίστοιχα. Ο αριθμός των δοντιών διέγερσης οπτικής διασποράς 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 ακόλουθα 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 υψηλής απόδοσης οπτική αραίωση συχνότητας.

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 1 mm και εύρος ζώνης μόνο 7 GHz@3dB. Περιορίζεται κυρίως από αναντιστοιχία σύνθετης αντίστασης, οπτική απώλεια έως 20dB@-8B πόλωση.

Το μήκος SOA είναι 500µm, το οποίο χρησιμοποιείται για την αντιστάθμιση της απώλειας 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 σύζευξης 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 δείχνει το προκύπτον φωτοφοβικό φάσμα με 17 φωτοφοβικά δόντια στα 10 dB και SNSR υψηλότερο από 30 dB.

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

Συνοπτικά, η οπτική συχνότητα που παράγεται με αυτή τη μέθοδο έχει σταθερό διάστημα συχνότητας, χαμηλό θόρυβο φάσης, υψηλή ισχύ και εύκολη ενσωμάτωση, αλλά υπάρχουν και 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, ο οποίος απαιτεί μεγαλύτερο διάστημα μήκους κύματος (γενικά >10 nm) στο σύστημα FR8. Περιορισμένη χρήση, η ομαλότητα ισχύος εξακολουθεί να μην είναι αρκετή.