Schemat rozrzedzania częstotliwości optycznej na bazie modulatora MZM

Schemat rozrzedzania częstotliwości optycznej oparty naModulator MZM

Dyspersję częstotliwości optycznej można wykorzystać jako lidarźródło światłado jednoczesnego emitowania i skanowania w różnych kierunkach, a także może być używany jako wielofalowe źródło światła 800G FR4, eliminując strukturę MUX. Zazwyczaj wielofalowe źródło światła jest albo małej mocy, albo nie jest dobrze zapakowane, i jest wiele problemów. Schemat wprowadzony dzisiaj ma wiele zalet i można się do niego odwołać w celach informacyjnych. Jego schemat strukturalny pokazano następująco: WysokomocowyLaser DFBźródło światła to światło CW w dziedzinie czasu i pojedyncza długość fali w częstotliwości. Po przejściu przezmodulatorprzy określonej częstotliwości modulacji fRF, zostanie wygenerowana wstęga boczna, a interwał wstęgi bocznej jest częstotliwością modulacji fRF. Modulator wykorzystuje modulator LNOI o długości 8,2 mm, jak pokazano na rysunku b. Po długim odcinku o dużej mocymodulator fazy, częstotliwość modulacji jest również fRF, a jej faza musi tworzyć szczyt lub dolinę sygnału RF i impulsu światła względem siebie, co skutkuje dużym ćwierkaniem, skutkując większą liczbą zębów optycznych. Polaryzacja DC i głębokość modulacji modulatora mogą wpływać na płaskość dyspersji częstotliwości optycznej.

Matematycznie rzecz biorąc, sygnał po modulacji pola świetlnego przez modulator jest następujący:
Można zauważyć, że wyjściowe pole optyczne jest dyspersją częstotliwości optycznej z przedziałem częstotliwości wrf, a intensywność dyspersji częstotliwości optycznej jest związana z mocą optyczną DFB. Symulując natężenie światła przechodzącego przez modulator MZM iModulator fazy PM, a następnie FFT, widmo dyspersji częstotliwości optycznej jest uzyskane. Poniższy rysunek pokazuje bezpośredni związek między płaskością częstotliwości optycznej a polaryzacją DC modulatora i głębokością modulacji w oparciu o tę symulację.

Na poniższym rysunku pokazano symulowany wykres widmowy z polaryzacją DC MZM wynoszącą 0,6π i głębokością modulacji 0,4π, co pokazuje, że jego płaskość wynosi <5 dB.

Poniżej znajduje się schemat obudowy modulatora MZM, LN ma grubość 500 nm, głębokość trawienia wynosi 260 nm, a szerokość falowodu wynosi 1,5 um. Grubość złotej elektrody wynosi 1,2 um. Grubość górnej powłoki SIO2 wynosi 2 um.

Poniżej przedstawiono widmo testowanego OFC z 13 optycznie rzadkimi zębami i płaskością <2,4 dB. Częstotliwość modulacji wynosi 5 GHz, a obciążenie mocą RF w MZM i PM wynosi odpowiednio 11,24 dBm i 24,96 dBm. Liczbę zębów wzbudzenia dyspersji częstotliwości optycznej można zwiększyć, zwiększając moc PM-RF, a interwał dyspersji częstotliwości optycznej można zwiększyć, zwiększając częstotliwość modulacji.
Powyższe opiera się na schemacie LNOI, a poniższe na schemacie IIIV. Schemat struktury wygląda następująco: Układ scalony integruje laser DBR, modulator MZM, modulator fazy PM, SOA i SSC. Pojedynczy układ scalony może osiągnąć wysoką wydajność optycznego rozrzedzania częstotliwości.

SMSR lasera DBR wynosi 35 dB, szerokość linii wynosi 38 MHz, a zakres strojenia wynosi 9 nm.

Modulator MZM jest używany do generowania pasma bocznego o długości 1 mm i szerokości pasma wynoszącej tylko 7 GHz@3 dB. Ograniczony głównie przez niedopasowanie impedancji, strata optyczna do 20 dB@-8 B bias

Długość SOA wynosi 500 µm, co służy do kompensacji strat różnicy optycznej modulacji, a szerokość pasma widmowego wynosi 62 nm@3 dB@90 mA. Zintegrowany SSC na wyjściu poprawia wydajność sprzęgania układu (wydajność sprzęgania wynosi 5 dB). Końcowa moc wyjściowa wynosi około −7 dBm.

Aby uzyskać dyspersję częstotliwości optycznej, użyto częstotliwości modulacji RF 2,6 GHz, mocy 24,7 dBm i Vpi modulatora fazowego 5 V. Poniższy rysunek przedstawia widmo fotofobiczne z 17 zębami fotofobicznymi @10 dB i SNSR wyższym niż 30 dB.

Schemat jest przeznaczony do transmisji mikrofalowej 5G, a poniższy rysunek przedstawia składową widma wykrytą przez detektor światła, który może generować sygnały 26G o częstotliwości 10 razy większej. Nie jest to tutaj podane.

Podsumowując, częstotliwość optyczna generowana tą metodą ma stabilny interwał częstotliwości, niski szum fazowy, dużą moc i łatwą integrację, ale występuje również kilka problemów. Sygnał RF załadowany na PM wymaga dużej mocy, stosunkowo dużego zużycia energii, a interwał częstotliwości jest ograniczony przez szybkość modulacji, do 50 GHz, co wymaga większego interwału długości fali (zwykle >10 nm) w systemie FR8. Ograniczone zastosowanie, płaska moc nadal nie jest wystarczająca.