Схема оптического уменьшения частоты на основеМодулятор MZM
Дисперсия оптических частот может использоваться в качестве лидара.источник светаОн позволяет одновременно излучать и сканировать в разных направлениях, а также может использоваться в качестве многоволнового источника света 800G FR4, что исключает необходимость в мультиплексоре. Обычно многоволновые источники света имеют низкую мощность или плохо упакованы, что создает множество проблем. Представленная сегодня схема обладает множеством преимуществ и может служить примером для подражания. Ее структурная схема показана ниже: высокая мощностьDFB-лазерИсточником света является непрерывный свет во временной области и свет с одной длиной волны по частоте. После прохождения черезмодуляторПри определенной частоте модуляции fRF генерируется боковая полоса, а интервал боковой полосы равен частоте модуляции fRF. В модуляторе используется модулятор LNOI длиной 8,2 мм, как показано на рисунке b. После длинного участка высокой мощностифазовый модуляторЧастота модуляции также называется fRF, и её фаза должна обеспечивать относительное расположение пика или впадины радиочастотного сигнала и светового импульса, что приводит к большому частотному сдвигу и, как следствие, к большему количеству оптических зубцов. Постоянное смещение и глубина модуляции модулятора могут влиять на равномерность дисперсии оптической частоты.
Математически сигнал после модуляции светового поля модулятором выглядит следующим образом:
Видно, что выходное оптическое поле представляет собой дисперсию оптических частот с частотным интервалом wrf, а интенсивность зубца дисперсии оптических частот связана с оптической мощностью DFB. Путем моделирования интенсивности света, проходящего через модулятор MZM, иФазовый модулятор PMЗатем, после выполнения БПФ, получается спектр дисперсии оптической частоты. На следующем рисунке показана прямая зависимость между равномерностью оптической частоты, постоянным смещением модулятора и глубиной модуляции, основанная на этом моделировании.
На следующем рисунке показана смоделированная спектральная диаграмма с постоянным смещением MZM 0,6π и глубиной модуляции 0,4π, которая демонстрирует, что ее равномерность составляет <5 дБ.
Ниже представлена схема корпуса модулятора MZM. Толщина слоя LN составляет 500 нм, глубина травления — 260 нм, ширина волновода — 1,5 мкм. Толщина золотого электрода — 1,2 мкм. Толщина верхнего слоя SiO2 — 2 мкм.
Ниже представлен спектр протестированного оптического частотного коэффициента (OFC) с 13 оптически разреженными зубцами и плоскостностью <2,4 дБ. Частота модуляции составляет 5 ГГц, а мощность радиочастотной нагрузки в модуляторе Маха-Цендера (MZM) и фазовом модуляторе (PM) составляет 11,24 дБм и 24,96 дБм соответственно. Количество зубцов возбуждения оптической частотной дисперсии может быть увеличено за счет дальнейшего увеличения мощности радиочастотного возбуждения в фазовом модуляторе, а интервал оптической частотной дисперсии может быть увеличен за счет увеличения частоты модуляции.
Вышеприведенное описание основано на схеме LNOI, а следующее — на схеме IIIV. Схема структуры выглядит следующим образом: чип объединяет DBR-лазер, модулятор MZM, фазовый модулятор PM, SOA и SSC. Один чип позволяет достичь высокоэффективного оптического уменьшения частоты.
Коэффициент подавления рассеяния света (SMSR) DBR-лазера составляет 35 дБ, ширина линии — 38 МГц, а диапазон перестройки — 9 нм.
Модулятор MZM используется для генерации боковой полосы длиной 1 мм и полосой пропускания всего 7 ГГц при 3 дБ. Основные ограничения связаны с несоответствием импедансов и оптическими потерями до 20 дБ при смещении -8B.
Длина полупроводникового оптического усилителя (SOA) составляет 500 мкм, что используется для компенсации потерь на модулированную оптическую разность, а спектральная ширина полосы пропускания составляет 62 нм при 3 дБ и 90 мА. Интегрированный полупроводниковый усилитель на выходе повышает эффективность связи чипа (эффективность связи составляет 5 дБ). Конечная выходная мощность составляет около −7 дБм.
Для создания оптической частотной дисперсии используется частота радиочастотной модуляции 2,6 ГГц, мощность 24,7 дБм, а напряжение фазового модулятора Vpi составляет 5 В. На рисунке ниже показан результирующий фотофобный спектр с 17 фотофобными зубцами при 10 дБ и отношением сигнал/шум выше 30 дБ.
Данная схема предназначена для микроволновой передачи 5G, а на следующем рисунке показана спектральная составляющая, обнаруженная детектором света, который может генерировать сигналы 26G с частотой в 10 раз большей. Здесь это не указано.
В целом, оптическая частота, генерируемая этим методом, обладает стабильным частотным интервалом, низким фазовым шумом, высокой мощностью и простотой интеграции, но есть и ряд проблем. Радиочастотный сигнал, подаваемый на фазовый модуль, требует большой мощности, что приводит к относительно большому энергопотреблению, а частотный интервал ограничен скоростью модуляции, вплоть до 50 ГГц, что требует большего интервала длин волн (обычно >10 нм) в системе FR8. Это ограничивает область применения, а равномерность распределения мощности всё ещё недостаточна.
Дата публикации: 19 марта 2024 г.