طرحی از نازک شدن فرکانس نوری بر اساس مدولاتور MZM

طرحی از نازک شدن فرکانس نوری بر اساستعدیل کننده MZM

پراکندگی فرکانس نوری را می توان به عنوان liDAR استفاده کردمنبع نوربه طور همزمان در جهات مختلف ساطع و اسکن می شود و همچنین می توان از آن به عنوان منبع نور چند طول موج 800G FR4 استفاده کرد و ساختار MUX را حذف کرد. معمولا منبع نور چندموجی یا کم توان است یا به خوبی بسته بندی نشده است و مشکلات زیادی دارد. طرحی که امروزه معرفی شده است مزایای بسیاری دارد و می توان به آن اشاره کرد. نمودار ساختار آن به صورت زیر نشان داده شده است: توان بالالیزر DFBمنبع نور در حوزه زمان نور CW و در فرکانس تک طول موج است. پس از عبور از aتعدیل کنندهبا فرکانس مدولاسیون مشخص fRF، باند جانبی تولید خواهد شد و فاصله باند جانبی فرکانس مدوله شده fRF است. مدولاتور از یک مدولاتور LNOI با طول 8.2 میلی متر استفاده می کند، همانطور که در شکل b نشان داده شده است. پس از یک بخش طولانی از قدرت بالامدولاتور فازفرکانس مدولاسیون نیز fRF است و فاز آن باید تاج یا فرورفتگی سیگنال RF و پالس نور را نسبت به یکدیگر ایجاد کند و در نتیجه صدای جیر جیر بزرگی ایجاد شود و در نتیجه دندانه های نوری بیشتری ایجاد شود. بایاس DC و عمق مدولاسیون مدولاتور می تواند بر صافی پراکندگی فرکانس نوری تأثیر بگذارد.

از نظر ریاضی، سیگنال پس از مدوله شدن میدان نور توسط مدولاتور به صورت زیر است:
مشاهده می شود که میدان نوری خروجی یک پراکندگی فرکانس نوری با بازه فرکانسی wrf است و شدت دندانه پراکندگی فرکانس نوری مربوط به توان نوری DFB است. با شبیه سازی شدت نور عبوری از مدولاتور MZM ومدولاتور فاز PMو سپس FFT، طیف پراکندگی فرکانس نوری به دست می آید. شکل زیر رابطه مستقیم بین مسطح بودن فرکانس نوری و بایاس DC مدولاتور و عمق مدولاسیون را بر اساس این شبیه سازی نشان می دهد.

شکل زیر نمودار طیفی شبیه سازی شده با بایاس MZM DC 0.6π و عمق مدولاسیون 0.4π را نشان می دهد که نشان می دهد مسطح بودن آن <5dB است.

در زیر نمودار بسته مدولاتور MZM، LN 500 نانومتر ضخامت، عمق اچینگ 260 نانومتر و عرض موجبر 1.5 میلی متر است. ضخامت الکترود طلا 1.2 میلی متر است. ضخامت روکش فوقانی SIO2 2um است.

در زیر طیف OFC آزمایش شده با 13 دندان نازک نوری و صافی <2.4dB است. فرکانس مدولاسیون 5 گیگاهرتز است و بارگذاری توان RF در MZM و PM به ترتیب 11.24 dBm و 24.96dBm است. تعداد دندانه های تحریک پراکندگی فرکانس نوری را می توان با افزایش بیشتر توان PM-RF افزایش داد و فاصله پراکندگی فرکانس نوری را می توان 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: تراشه لیزر DBR، مدولاتور MZM، مدولاتور فاز PM، SOA و SSC را ادغام می کند. یک تراشه منفرد می تواند به نازک شدن فرکانس نوری با کارایی بالا دست یابد.

SMSR لیزر DBR 35dB، عرض خط 38MHz و محدوده تنظیم 9nm است.

مدولاتور MZM برای تولید باند جانبی با طول 1 میلی متر و پهنای باند تنها 7 گیگاهرتز @ 3dB استفاده می شود. عمدتاً توسط عدم تطابق امپدانس، افت نوری تا 20dB@-8B بایاس محدود شده است.

طول SOA 500μm است که برای جبران افت اختلاف نوری مدولاسیون استفاده می شود و پهنای باند طیفی 62nm@3dB@90mA است. SSC یکپارچه در خروجی راندمان کوپلینگ تراشه را بهبود می بخشد (بازده کوپلینگ 5dB است). توان خروجی نهایی حدود -7dBm است.

به منظور تولید پراکندگی فرکانس نوری، فرکانس مدولاسیون RF مورد استفاده 2.6 گیگاهرتز، توان 24.7dBm و Vpi مدولاتور فاز 5 ولت است. شکل زیر طیف فتوفوبیک حاصل با 17 دندان فوتوفوبیک @10dB و SNSR بالاتر از 30dB است.

این طرح برای انتقال مایکروویو 5G در نظر گرفته شده است و شکل زیر جزء طیف شناسایی شده توسط آشکارساز نور است که می تواند سیگنال های 26G را با فرکانس 10 برابر تولید کند. اینجا بیان نشده است.

به طور خلاصه، فرکانس نوری تولید شده توسط این روش دارای فاصله فرکانس پایدار، نویز فاز کم، قدرت بالا و ادغام آسان است، اما مشکلات متعددی نیز وجود دارد. سیگنال RF بارگذاری شده روی PM به توان زیاد، مصرف انرژی نسبتاً زیاد نیاز دارد و فاصله فرکانس با نرخ مدولاسیون تا 50 گیگاهرتز محدود می‌شود که به فاصله طول موج بزرگ‌تری (معمولاً بیش از 10 نانومتر) در سیستم FR8 نیاز دارد. استفاده محدود، صاف بودن قدرت هنوز کافی نیست.