E Schema vun der optescher Frequenzverdënnung baséiert op engem MZM-Modulator

E Schema vun der optescher Frequenzverdënnung baséiert opMZM-Modulator

Déi optesch Frequenzdispersioun kann als LiDAR benotzt ginnLiichtquellfir gläichzäiteg a verschidde Richtungen ze emittéieren an ze scannen, an et kann och als Multi-Wellenlängt-Liichtquell vun 800G FR4 benotzt ginn, wouduerch d'MUX-Struktur eliminéiert gëtt. Normalerweis ass d'Multi-Wellenlängt-Liichtquell entweder mat gerénger Leeschtung oder net gutt verpackt, an et gëtt vill Problemer. De Schema, deen haut agefouert gëtt, huet vill Virdeeler a kann als Referenz benotzt ginn. Säin Strukturdiagramm ass wéi follegt gewisen: Déi héich LeeschtungDFB-LaserD'Liichtquell ass CW-Liicht am Zäitberäich an eng eenzeg Wellelängt an der Frequenz. Nodeems se duerch eModulateurMat enger bestëmmter Modulatiounsfrequenz fRF gëtt e Säiteband generéiert, an den Säitebandintervall ass déi moduléiert Frequenz fRF. De Modulator benotzt en LNOI-Modulator mat enger Längt vun 8,2 mm, wéi an der Figur b gewisen. No enger laanger Sektioun mat héijer LeeschtungPhasenmodulator, d'Modulatiounsfrequenz ass och fRF, an hir Phas muss de Kamm oder d'Dall vum RF-Signal an dem Liichtimpuls relativ zueneen ausmaachen, wat zu engem groussen Chirp féiert, wat zu méi opteschen Zänn féiert. D'DC-Bias an d'Modulatiounsdéift vum Modulator kënnen d'Flaachheet vun der optescher Frequenzdispersioun beaflossen.

Mathematesch ass de Signal nodeems d'Liichtfeld vum Modulator moduléiert ass:
Et kann een gesinn, datt den opteschen Ausgangsfeld eng optesch Frequenzdispersioun mat engem Frequenzintervall vu wrf ass, an d'Intensitéit vun der optescher Frequenzdispersiounszänn hänkt mat der optescher DFB-Leeschtung zesummen. Duerch d'Simuléierung vun der Liichtintensitéit, déi duerch den MZM-Modulator geet, anPM-Phasenmodulator, an dann FFT, gëtt den optesche Frequenzdispersiounsspektrum kritt. Déi folgend Figur weist déi direkt Bezéiung tëscht der optescher Frequenzflaachheet an dem Modulator-DC-Bias an der Modulatiounsdéift baséiert op dëser Simulatioun.

Déi folgend Figur weist den simuléierten Spektraldiagramm mat engem MZM-Bias-DC vun 0,6π an enger Modulatiounsdéift vun 0,4π, wat weist, datt seng Flaachheet <5dB ass.

Folgend ass den Diagramm vum MZM-Modulator, den LN ass 500 nm déck, d'Ätzdéift ass 260 nm, an d'Wellenleiterbreet ass 1,5 µm. D'Déckt vun der Goldelektrod ass 1,2 µm. D'Déckt vun der ieweschter Mantel SIO2 ass 2 µm.

Folgend ass de Spektrum vum getesteten OFC, mat 13 optesch spärlechen Zänn an enger Flaachheet <2,4dB. D'Modulatiounsfrequenz ass 5GHz, an d'HF-Leeschtung an MZM a PM ass 11,24 dBm respektiv 24,96dBm. D'Zuel vun den Zänn vun der optescher Frequenzdispersiounsanregung kann duerch eng weider Erhéijung vun der PM-HF-Leeschtung erhéicht ginn, an den optesche Frequenzdispersiounsintervall kann duerch eng Erhéijung vun der Modulatiounsfrequenz erhéicht ginn. Bild
Dat Uewendriwwer baséiert op dem LNOI-Schema, an dat Folgend baséiert op dem IIIV-Schema. Den Strukturdiagramm ass wéi follegt: De Chip integréiert en DBR-Laser, en MZM-Modulator, e PM-Phasenmodulator, SOA an SSC. Een eenzege Chip kann eng héich performant optesch Frequenzverdënnung erreechen.

Den SMSR vum DBR-Laser ass 35dB, d'Linnebreet ass 38MHz an den Ofstëmmungsberäich ass 9nm.

De MZM-Modulator gëtt benotzt fir e Säiteband mat enger Längt vun 1 mm an enger Bandbreet vun nëmmen 7 GHz@3 dB ze generéieren. Haaptsächlech limitéiert duerch Impedanzmismatch, optesche Verloscht bis zu 20 dB@-8 B Bias.

D'SOA-Längt ass 500µm, wat benotzt gëtt fir de Verloscht vun der optescher Differenz vun der Modulatioun ze kompenséieren, an d'Spektralbandbreet ass 62nm@3dB@90mA. Den integréierten SSC um Ausgang verbessert d'Kopplungseffizienz vum Chip (d'Kopplungseffizienz ass 5dB). Déi final Ausgangsleistung ass ongeféier −7dBm.

Fir eng optesch Frequenzdispersioun ze produzéieren, ass d'RF-Modulatiounsfrequenz déi benotzt gëtt 2,6 GHz, d'Leeschtung ass 24,7 dBm, an de Vpi vum Phasenmodulator ass 5 V. D'Figur hei ënnendrënner weist dat resultéierend photophobt Spektrum mat 17 photophoben Zänn @ 10 dB an engem SNSR méi héich wéi 30 dB.

D'Schema ass fir 5G-Mikrowelleniwwerdroung geduecht, an déi folgend Figur ass d'Spektrumkomponent, déi vum Liichtdetektor detektéiert gëtt, deen 26G-Signaler mat der 10-facher Frequenz generéiere kann. Dëst gëtt hei net uginn.

Zesummegefaasst huet déi optesch Frequenz, déi mat dëser Method generéiert gëtt, e stabilt Frequenzintervall, e niddrege Phasenrauschen, eng héich Leeschtung an eng einfach Integratioun, awer et gëtt och verschidde Problemer. Den HF-Signal, deen um PM gelueden gëtt, erfuerdert eng grouss Leeschtung, e relativ héije Stroumverbrauch, an de Frequenzintervall ass duerch d'Moduléierungsquote limitéiert, bis zu 50 GHz, wat e méi groussen Wellelängtenintervall (normalerweis > 10 nm) am FR8-System erfuerdert. Limitéiert Notzung, Leeschtungsflaachheet ass ëmmer nach net genuch.