Схема оптичного проріджування частоти на основі модулятора MZM

Схема оптичного проріджування частоти на основіМодулятор MZM

Оптичну частотну дисперсію можна використовувати як лідарджерело світлаодночасно випромінювати та сканувати в різних напрямках, а також може використовуватися як джерело світла з кількома довжинами хвиль 800G FR4, що усуває структуру MUX. Зазвичай джерело світла з кількома довжинами хвиль має або низьку потужність, або погано упаковане, і має багато проблем. Схема, представлена ​​сьогодні, має багато переваг і може бути використана для довідки. Її структурна схема показана нижче: Високопотужне джерело світлаDFB-лазерДжерелом світла є світло безперервної хвилі в часовій області та з однією довжиною хвилі за частотою. Після проходження черезмодуляторПри певній частоті модуляції fRF буде генеруватися бічна смуга, а інтервал бічної смуги буде модульованою частотою fRF. Модулятор використовує LNOI модулятор довжиною 8,2 мм, як показано на рисунку b. Після довгої ділянки високопотужного сигналуфазовий модулятор, частота модуляції також є fRF, і її фаза повинна утворювати пік або западину радіочастотного сигналу та світлового імпульсу відносно один одного, що призводить до сильного чирпу, що, своєю чергою, призводить до більшої кількості оптичних зубців. Зміщення постійного струму та глибина модуляції модулятора можуть впливати на рівномірність оптичної дисперсії частоти.

Математично, сигнал після модуляції світлового поля модулятором має вигляд:
Видно, що вихідне оптичне поле являє собою оптичну частотну дисперсію з частотним інтервалом wrf, а інтенсивність зубця оптичної частотної дисперсії пов'язана з оптичною потужністю DFB. Моделюючи інтенсивність світла, що проходить через модулятор MZM, таФазовий модулятор PM, а потім за допомогою швидкого перетворення Фур'є (FFT) отримується спектр оптичної дисперсії частоти. На наступному рисунку показано прямий зв'язок між нерівністю оптичної частоти та постійною напругою модулятора, а також глибиною модуляції на основі цього моделювання.

На наступному рисунку показано змодельовану спектральну діаграму зі зміщенням MZM постійного струму 0,6π та глибиною модуляції 0,4π, що показує, що її рівномірність <5 дБ.

Нижче наведено схему корпусу модулятора MZM, товщина LN становить 500 нм, глибина травлення — 260 нм, а ширина хвилеводу — 1,5 мкм. Товщина золотого електрода — 1,2 мкм. Товщина верхньої оболонки SIO2 — 2 мкм.

Нижче наведено спектр протестованого OFC з 13 оптично розрідженими зубцями та площинністю <2,4 дБ. Частота модуляції становить 5 ГГц, а навантаження радіочастотної потужності в MZM та PM становить 11,24 дБм та 24,96 дБм відповідно. Кількість зубців збудження оптичної частотної дисперсії можна збільшити, збільшивши потужність PM-RF, а інтервал оптичної частотної дисперсії можна збільшити, збільшивши частоту модуляції.
Вищезазначене базується на схемі LNOI, а наступне — на схемі IIIV. Структурна схема виглядає наступним чином: Чіп об'єднує лазер DBR, модулятор MZM, фазовий модулятор PM, SOA та SSC. Один чіп може досягти високопродуктивного оптичного проріджування частоти.

Коефіцієнт посилення SMSR лазера DBR становить 35 дБ, ширина лінії — 38 МГц, а діапазон налаштування — 9 нм.

Модулятор MZM використовується для генерації бічної смуги довжиною 1 мм та пропускною здатністю лише 7 ГГц при 3 дБ. В основному обмежений невідповідністю імпедансу, оптичні втрати до 20 дБ при зміщенні -8 Б.

Довжина SOA становить 500 мкм, що використовується для компенсації втрат оптичної різниці модуляції, а спектральна смуга пропускання становить 62 нм при 3 дБ при 90 мА. Інтегрований SSC на виході покращує ефективність зв'язку мікросхеми (ефективність зв'язку становить 5 дБ). Кінцева вихідна потужність становить близько -7 дБм.

Для створення оптичної дисперсії частот використовується радіочастотна модуляція з частотою 2,6 ГГц, потужність 24,7 дБм, а напруга живлення фазового модулятора — 5 В. На рисунку нижче показано результуючий фотофобний спектр з 17 фотофобними зубцями при 10 дБ та коефіцієнтом сигналу від перенапруги (SNSR) вище 30 дБ.

Схема призначена для мікрохвильової передачі 5G, а на наступному рисунку зображено спектральну складову, виявлену світловим детектором, який може генерувати сигнали 26G з частотою, що в 10 разів перевищує її. Тут це не вказано.

Таким чином, оптична частота, що генерується цим методом, має стабільний частотний інтервал, низький фазовий шум, високу потужність та легку інтеграцію, але є також кілька проблем. РЧ-сигнал, що завантажується на PM, вимагає великої потужності, відносно великого енергоспоживання, а частотний інтервал обмежений швидкістю модуляції, до 50 ГГц, що вимагає більшого інтервалу довжин хвиль (зазвичай >10 нм) у системі FR8. Обмежене використання, рівномірність потужності все ще недостатня.