Een schema voor optische frequentieverdunning gebaseerd opMZM-modulator
De optische frequentiedispersie kan worden gebruikt als een liDAR.lichtbronHet kan tegelijkertijd licht uitzenden en scannen in verschillende richtingen, en het kan ook worden gebruikt als een meervoudige golflengte-lichtbron van 800G FR4, waardoor de MUX-structuur overbodig wordt. Meestal hebben meervoudige golflengte-lichtbronnen een laag vermogen of zijn ze niet goed verpakt, wat veel problemen met zich meebrengt. Het vandaag gepresenteerde schema heeft veel voordelen en kan als referentie worden gebruikt. Het structuurdiagram is als volgt weergegeven: Het hoge vermogenDFB-laserDe lichtbron is continu licht in het tijdsdomein en heeft één golflengte in het frequentiedomein. Na passage door eenmodulatorMet een bepaalde modulatiefrequentie fRF wordt een zijband gegenereerd, waarbij het zijbandinterval gelijk is aan de gemoduleerde frequentie fRF. De modulator maakt gebruik van een LNOI-modulator met een lengte van 8,2 mm, zoals weergegeven in figuur b. Na een lang traject met hoog vermogen.fasemodulatorDe modulatiefrequentie is ook fRF, en de fase ervan moet ervoor zorgen dat de pieken en dalen van het RF-signaal en de lichtpuls ten opzichte van elkaar overeenkomen, wat resulteert in een grote chirp en daardoor meer optische tanden. De DC-bias en de modulatiediepte van de modulator kunnen de vlakheid van de optische frequentiedispersie beïnvloeden.
Mathematisch gezien is het signaal nadat het lichtveld door de modulator is gemoduleerd:
Het is te zien dat het uitgaande optische veld een optische frequentiedispersie is met een frequentie-interval van wrf, en dat de intensiteit van de optische frequentiedispersie gerelateerd is aan het optische vermogen van de DFB. Door de lichtintensiteit te simuleren die door de MZM-modulator gaat enPM-fasemodulatorEn vervolgens wordt met behulp van FFT het optische frequentiedispersiespectrum verkregen. De volgende figuur toont de directe relatie tussen de vlakheid van de optische frequentie en de DC-bias en modulatiediepte van de modulator, gebaseerd op deze simulatie.
De volgende afbeelding toont het gesimuleerde spectrale diagram met een MZM-bias DC van 0,6π en een modulatiediepte van 0,4π, waaruit blijkt dat de vlakheid <5dB is.
Hieronder staat het schema van de behuizing van de MZM-modulator. De LN-laag is 500 nm dik, de etsdiepte is 260 nm en de breedte van de golfgeleider is 1,5 µm. De dikte van de gouden elektrode is 1,2 µm. De dikte van de bovenste bekleding (SiO2) is 2 µm.
Hieronder staat het spectrum van de geteste OFC, met 13 optisch ijle tanden en een vlakheid van <2,4 dB. De modulatiefrequentie is 5 GHz en de RF-vermogensbelasting in de MZM en PM bedraagt respectievelijk 11,24 dBm en 24,96 dBm. Het aantal tanden met optische frequentiedispersie kan worden vergroot door het PM-RF-vermogen verder te verhogen, en het optische frequentiedispersie-interval kan worden vergroot door de modulatiefrequentie te verhogen.
Bovenstaande is gebaseerd op het LNOI-schema, en het volgende op het IIIV-schema. Het structuurdiagram is als volgt: De chip integreert een DBR-laser, een MZM-modulator, een PM-fasemodulator, een SOA en een SSC. Met één enkele chip kan een hoge optische frequentievermindering worden bereikt.
De SMSR van de DBR-laser bedraagt 35 dB, de lijnbreedte is 38 MHz en het afstemmingsbereik is 9 nm.
De MZM-modulator wordt gebruikt om zijbanden te genereren met een lengte van 1 mm en een bandbreedte van slechts 7 GHz bij 3 dB. Voornamelijk beperkt door impedantie-mismatch, optisch verlies tot 20 dB bij een bias van -8 dB.
De SOA-lengte is 500 µm, wat wordt gebruikt om het verlies door optisch modulatieverschil te compenseren, en de spectrale bandbreedte is 62 nm bij 3 dB bij 90 mA. De geïntegreerde SSC aan de uitgang verbetert de koppelingsefficiëntie van de chip (koppelingsefficiëntie is 5 dB). Het uiteindelijke uitgangsvermogen is ongeveer -7 dBm.
Om optische frequentiedispersie te produceren, wordt een RF-modulatiefrequentie van 2,6 GHz gebruikt, een vermogen van 24,7 dBm en een Vpi van 5 V voor de fasemodulator. De onderstaande afbeelding toont het resulterende fotofobe spectrum met 17 fotofobe tanden bij 10 dB en een SNSR hoger dan 30 dB.
Het schema is bedoeld voor 5G-microgolfoverdracht, en de volgende afbeelding toont de spectrumcomponent die wordt gedetecteerd door de lichtdetector, die 26G-signalen kan genereren met een frequentie die tien keer zo hoog is. Dit wordt hier niet vermeld.
Samenvattend heeft de optische frequentie die met deze methode wordt gegenereerd een stabiel frequentiebereik, lage faseruis, hoog vermogen en eenvoudige integratie, maar er zijn ook enkele problemen. Het RF-signaal dat op de PM wordt geladen, vereist een groot vermogen, wat resulteert in een relatief hoog energieverbruik. Bovendien wordt het frequentiebereik beperkt door de modulatiesnelheid tot 50 GHz, wat een groter golflengtebereik (doorgaans >10 nm) vereist in het FR8-systeem. Dit beperkt het gebruik en de vermogensspreiding is nog steeds onvoldoende.
Geplaatst op: 19 maart 2024