Schemat rozrzedzania częstotliwości optycznej oparty na modulatorze MZM

Schemat rozrzedzania częstotliwości optycznej oparty naModulator MZM

Dyspersję częstotliwości optycznej można wykorzystać jako lidarźródło światłado jednoczesnej emisji i skanowania w różnych kierunkach, a także może być używany jako wielofalowe źródło światła 800G FR4, eliminując strukturę MUX. Zazwyczaj wielofalowe źródła światła mają niską moc lub są słabo opakowane, co stwarza wiele problemów. Wprowadzony dziś układ ma wiele zalet i można się do niego odwołać. Jego schemat strukturalny przedstawiono poniżej:Laser DFBŹródłem światła jest światło ciągłe w dziedzinie czasu i pojedyncza długość fali w częstotliwości. Po przejściu przezmodulatorPrzy określonej częstotliwości modulacji fRF, powstanie pasmo boczne, a interwał pasma bocznego będzie odpowiadał częstotliwości modulowanej fRF. Modulator wykorzystuje modulator LNOI o długości 8,2 mm, jak pokazano na rysunku b. Po długim odcinku o dużej mocymodulator fazyCzęstotliwość modulacji to również fRF, a jej faza musi być dopasowana do grzbietu lub doliny sygnału RF i impulsu świetlnego względem siebie, co skutkuje głośnym ćwierkaniem, a co za tym idzie, większą liczbą zębów optycznych. Prąd stały 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 o przedziale częstotliwości wrf, a natężenie dyspersji częstotliwości optycznej jest powiązane z mocą optyczną DFB. Symulując natężenie światła przechodzącego przez modulator MZM iModulator fazy PM, a następnie FFT, uzyskuje się widmo dyspersji częstotliwości optycznej. Poniższy rysunek przedstawia bezpośrednią zależność między płaskością częstotliwości optycznej a napięciem stałym modulatora i głębokością modulacji w oparciu o tę symulację.

Poniższy rysunek przedstawia symulowany diagram widmowy z odchyleniem DC MZM wynoszącym 0,6π i głębokością modulacji 0,4π, co wskazuje, że jego płaskość wynosi <5 dB.

Poniżej przedstawiono schemat obudowy modulatora MZM. Grubość warstwy LN wynosi 500 nm, głębokość trawienia 260 nm, a szerokość falowodu 1,5 um. Grubość złotej elektrody wynosi 1,2 um. Grubość górnego płaszcza SIO2 wynosi 2 um.

Poniżej przedstawiono widmo testowanej miedzi 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 dyspersją częstotliwości optycznej można zwiększyć poprzez dalsze zwiększenie mocy PM-RF, a interwał dyspersji częstotliwości optycznej można wydłużyć poprzez zwiększenie częstotliwości modulacji.
Powyższy schemat opiera się na schemacie LNOI, a poniższy na schemacie IIIV. Schemat struktury wygląda następująco: układ scalony integruje laser DBR, modulator MZM, modulator fazy PM, SOA i SSC. Pojedynczy układ scalony pozwala na uzyskanie wysokiej wydajności optycznego pocieniania częstotliwości.

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

Modulator MZM służy do generowania pasma bocznego o długości 1 mm i szerokości pasma zaledwie 7 GHz przy 3 dB. Ograniczony głównie przez niedopasowanie impedancji, straty optyczne do 20 dB przy polaryzacji -8 B.

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

Aby uzyskać dyspersję częstotliwości optycznej, zastosowano częstotliwość modulacji RF 2,6 GHz, moc 24,7 dBm i napięcie Vpi modulatora fazowego 5 V. Poniższy rysunek przedstawia widmo fotofobiczne z 17 fotofobowymi zębami przy 10 dB i SNSR powyżej 30 dB.

Schemat jest przeznaczony do transmisji mikrofalowej 5G, a poniższy rysunek przedstawia składową widma wykrytą przez detektor światła, który może generować sygnały 26G z 10-krotnie większą częstotliwością. Nie jest to tutaj podane.

Podsumowując, częstotliwość optyczna generowana tą metodą charakteryzuje się stabilnym interwałem częstotliwości, niskim szumem fazowym, wysoką mocą i łatwą integracją, ale wiąże się z nią kilka problemów. Sygnał RF ładowany do modułu PM wymaga dużej mocy, stosunkowo dużego poboru mocy, a interwał częstotliwości jest ograniczony przez częstotliwość modulacji do 50 GHz, co wymaga większego interwału długości fali (zwykle >10 nm) w systemie FR8. Ograniczone zastosowanie, płaska moc nadal nie jest wystarczająca.