Схема прореживания оптической частоты на основеМЗМ-модулятор
Оптическая частотная дисперсия может быть использована в качестве лидараисточник светаодновременно излучать и сканировать в разных направлениях, а также может использоваться в качестве многоволнового источника света 800G FR4, устраняя необходимость в структуре MUX. Обычно многоволновые источники света либо маломощны, либо плохо упакованы, что создает множество проблем. Представленная сегодня схема обладает множеством преимуществ и может быть использована для справки. Её структурная схема представлена ниже: Высокомощный источник светаDFB-лазерИсточник света – это непрерывный свет во временной области и одноволновый свет по частоте. После прохождения черезмодуляторПри определенной частоте модуляции fRF будет генерироваться боковая полоса, которая и есть модулированная частота fRF. В модуляторе используется LNOI-модулятор длиной 8,2 мм, как показано на рисунке b. После длинного участка мощногофазовый модуляторЧастота модуляции также равна fRF, и её фаза должна совпадать с пиком или впадиной радиочастотного сигнала и светового импульса, что приводит к сильному чирпу и, как следствие, к увеличению оптических зубцов. Смещение постоянного тока и глубина модуляции модулятора могут влиять на равномерность дисперсии оптической частоты.
Математически сигнал после модуляции светового поля модулятором равен:
Видно, что выходное оптическое поле представляет собой оптическую частотную дисперсию с частотным интервалом wrf, а интенсивность зубца оптической частотной дисперсии связана с оптической мощностью DFB. Моделируя интенсивность света, проходящего через модулятор MZM ифазовый модулятор PM, а затем с помощью БПФ получается спектр дисперсии оптической частоты. На следующем рисунке показана прямая зависимость между неравномерностью оптической частоты, постоянным смещением модулятора и глубиной модуляции, полученная на основе данного моделирования.
На следующем рисунке показана смоделированная спектральная диаграмма со смещением MZM по постоянному току 0,6π и глубиной модуляции 0,4π, которая показывает, что ее неравномерность составляет <5 дБ.
Ниже представлена схема корпуса модулятора MZM. Толщина 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 протестированной OFC с 13 оптически разреженными зубцами и неравномерностью <2,4 дБ. Частота модуляции составляет 5 ГГц, а мощность ВЧ-излучения в режимах MZM и PM составляет 11,24 дБм и 24,96 дБм соответственно. Количество зубцов возбуждения оптической дисперсии частоты может быть увеличено путем дальнейшего увеличения мощности PM-RF, а интервал оптической дисперсии частоты может быть расширен путем повышения частоты модуляции.
Вышеуказанная схема основана на схеме LNOI, а следующая – на схеме IIIV. Структурная схема выглядит следующим образом: чип объединяет лазер DBR, модулятор MZM, фазовый модулятор PM, SOA и SSC. Один чип позволяет добиться высокопроизводительного прореживания оптической частоты.
SMSR лазера DBR составляет 35 дБ, ширина линии — 38 МГц, а диапазон настройки — 9 нм.
Модулятор MZM используется для генерации боковой полосы длиной 1 мм и шириной полосы всего 7 ГГц при 3 дБ. Основные ограничения связаны с рассогласованием импеданса, оптические потери достигают 20 дБ при смещении -8 В.
Длина SOA составляет 500 мкм, что используется для компенсации потерь, связанных с оптической разницей модуляции, а спектральная полоса пропускания составляет 62 нм при 3 дБ при 90 мА. Интегрированный SSC на выходе повышает эффективность связи кристалла (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 на пине фазового модулятора 5 В. На рисунке ниже представлен полученный фотофобный спектр с 17 фотофобными зубцами по 10 дБ и отношением сигнал/шум (SNSR) более 30 дБ.
Схема предназначена для микроволновой передачи данных 5G, и на следующем рисунке показана спектральная составляющая, обнаруженная фотодетектором, который может генерировать сигналы 26G с частотой, в 10 раз превышающей указанную. Здесь она не указана.
Подводя итог, можно сказать, что оптическая частота, генерируемая этим методом, характеризуется стабильным частотным интервалом, низким фазовым шумом, высокой мощностью и простотой интеграции, однако существует ряд проблем. ВЧ-сигнал, подаваемый на ФМ, требует большой мощности и относительно большого энергопотребления, а частотный интервал ограничен частотой модуляции до 50 ГГц, что требует большего диапазона длин волн (обычно >10 нм) в системе FR8. Ограниченное применение, недостаточная равномерность мощности.
Время публикации: 19 марта 2024 г.