طرحی برای نازک‌سازی فرکانس نوری بر اساسمدولاتور MZM
پراکندگی فرکانس نوری می‌تواند به عنوان یک لیدار (liDAR) استفاده شود.منبع نوربرای انتشار و اسکن همزمان در جهات مختلف، و همچنین می‌تواند به عنوان منبع نور چند طول موجی 800G FR4 استفاده شود و ساختار MUX را از بین ببرد. معمولاً منبع نور چند طول موجی یا کم توان است یا به خوبی بسته بندی نشده است و مشکلات زیادی وجود دارد. طرحی که امروز معرفی شده است مزایای زیادی دارد و می‌توان به عنوان مرجع به آن مراجعه کرد. نمودار ساختار آن به شرح زیر است:لیزر DFBمنبع نور، نور CW در حوزه زمان و تک طول موج در فرکانس است. پس از عبور از یکمدولاتوربا فرکانس مدولاسیون مشخص fRF، باند جانبی تولید می‌شود و بازه باند جانبی، فرکانس مدوله شده fRF است. مدولاتور از یک مدولاتور LNOI با طول 8.2 میلی‌متر استفاده می‌کند، همانطور که در شکل b نشان داده شده است. پس از یک بخش طولانی از توان بالامدولاتور فاز، فرکانس مدولاسیون نیز fRF است و فاز آن باید قله یا قعر سیگنال RF و پالس نور را نسبت به یکدیگر تشکیل دهد، که منجر به یک جیرجیر بزرگ و در نتیجه دندانه‌های نوری بیشتر می‌شود. بایاس DC و عمق مدولاسیون مدولاتور می‌تواند بر مسطح بودن پراکندگی فرکانس نوری تأثیر بگذارد.
از نظر ریاضی، سیگنال پس از مدوله شدن میدان نوری توسط مدولاتور به صورت زیر است:
می‌توان مشاهده کرد که میدان نوری خروجی، یک پراکندگی فرکانس نوری با بازه فرکانسی wrf است و شدت دندانه پراکندگی فرکانس نوری با توان نوری DFB مرتبط است. با شبیه‌سازی شدت نور عبوری از مدولاتور MZM ومدولاتور فاز PM، و سپس FFT، طیف پراکندگی فرکانس نوری به دست می‌آید. شکل زیر رابطه مستقیم بین مسطح بودن فرکانس نوری و بایاس DC مدولاتور و عمق مدولاسیون را بر اساس این شبیه‌سازی نشان می‌دهد.
شکل زیر نمودار طیفی شبیه‌سازی شده را با بایاس DC 0.6π برای MZM و عمق مدولاسیون 0.4π نشان می‌دهد که نشان می‌دهد مسطح بودن آن <5dB است.
نمودار بسته‌بندی مدولاتور MZM در زیر آمده است، ضخامت LN برابر با ۵۰۰ نانومتر، عمق حکاکی ۲۶۰ نانومتر و عرض موجبر ۱.۵ میکرومتر است. ضخامت الکترود طلا ۱.۲ میکرومتر و ضخامت روکش بالایی SIO2 برابر با ۲ میکرومتر است.
طیف OFC آزمایش‌شده با ۱۳ دندانه پراکنده نوری و مسطح بودن کمتر از ۲.۴ دسی‌بل، در ادامه آمده است. فرکانس مدولاسیون ۵ گیگاهرتز است و بارگذاری توان RF در MZM و PM به ترتیب ۱۱.۲۴ دسی‌بل و ۲۴.۹۶ دسی‌بل است. تعداد دندانه‌های تحریک پراکندگی فرکانس نوری را می‌توان با افزایش بیشتر توان PM-RF افزایش داد و بازه پراکندگی فرکانس نوری را می‌توان با افزایش فرکانس مدولاسیون افزایش داد. تصویر
موارد فوق بر اساس طرح LNOI و موارد زیر بر اساس طرح IIIV است. نمودار ساختار به شرح زیر است: این تراشه لیزر DBR، مدولاتور MZM، مدولاتور فاز PM، SOA و SSC را در خود جای داده است. یک تراشه واحد می‌تواند به نازک‌سازی فرکانس نوری با کارایی بالا دست یابد.
SMSR لیزر DBR برابر با 35dB، پهنای خط 38MHz و محدوده تنظیم 9nm است.
مدولاتور MZM برای تولید باند جانبی با طول ۱ میلی‌متر و پهنای باند تنها ۷ گیگاهرتز در ۳ دسی‌بل استفاده می‌شود. این پهنای باند عمدتاً به دلیل عدم تطابق امپدانس و تلفات نوری تا ۲۰ دسی‌بل در بایاس -۸B محدود می‌شود.
طول SOA برابر با ۵۰۰ میکرومتر است که برای جبران افت اختلاف نوری مدولاسیون استفاده می‌شود و پهنای باند طیفی آن ۶۲nm@3dB@90mA است. SSC یکپارچه در خروجی، راندمان کوپلینگ تراشه را بهبود می‌بخشد (بازده کوپلینگ ۵dB است). توان خروجی نهایی حدود -۷dBm است.
برای تولید پراکندگی فرکانس نوری، فرکانس مدولاسیون RF مورد استفاده 2.6 گیگاهرتز، توان 24.7 دسی‌بل و Vpi مدولاتور فاز 5 ولت است. شکل زیر طیف فتوفوبیک حاصل با 17 دندانه فتوفوبیک در 10 دسی‌بل و SNSR بالاتر از 30 دسی‌بل را نشان می‌دهد.
این طرح برای انتقال مایکروویو 5G در نظر گرفته شده است و شکل زیر مؤلفه طیف شناسایی شده توسط آشکارساز نور است که می‌تواند سیگنال‌های 26G را با فرکانس 10 برابر تولید کند. این مورد در اینجا ذکر نشده است.
به طور خلاصه، فرکانس نوری تولید شده توسط این روش دارای بازه فرکانسی پایدار، نویز فاز کم، توان بالا و ادغام آسان است، اما چندین مشکل نیز وجود دارد. سیگنال RF بارگذاری شده روی PM به توان زیاد و مصرف توان نسبتاً زیادی نیاز دارد و بازه فرکانسی توسط نرخ مدولاسیون تا 50 گیگاهرتز محدود می‌شود که در سیستم FR8 به بازه طول موج بزرگتری (عموماً >10 نانومتر) نیاز دارد. استفاده محدود، مسطح بودن توان هنوز کافی نیست.
زمان ارسال: ۱۹ مارس ۲۰۲۴