Isang pamamaraan ng optical frequency thinning batay sa MZM modulator

Isang pamamaraan ng pagnipis ng optical frequency batay saModulator ng MZM

Ang optical frequency dispersion ay maaaring gamitin bilang isang liDARpinagmumulan ng liwanagupang sabay-sabay na maglabas at mag-scan sa iba't ibang direksyon, at maaari rin itong gamitin bilang pinagmumulan ng liwanag na multi-wavelength ng 800G FR4, na nag-aalis ng istrukturang MUX. Karaniwan, ang pinagmumulan ng liwanag na multi-wavelength ay alinman sa mababang lakas o hindi maayos na nakabalot, at maraming problema. Ang pamamaraang ipinakilala ngayon ay may maraming bentahe at maaaring sumangguni para sa sanggunian. Ang diagram ng istraktura nito ay ipinapakita tulad ng sumusunod: Ang mataas na lakasLaser ng DFBAng pinagmumulan ng liwanag ay CW na liwanag sa time domain at iisang wavelength sa frequency. Pagkatapos dumaan sa isangmodulatorSa isang tiyak na dalas ng modulasyon na fRF, mabubuo ang sideband, at ang pagitan ng sideband ay ang modulated frequency na fRF. Gumagamit ang modulator ng LNOI modulator na may haba na 8.2mm, gaya ng ipinapakita sa Figure b. Pagkatapos ng mahabang seksyon ng high-powermodulator ng yugto, ang dalas ng modulasyon ay fRF din, at ang phase nito ay kailangang gawin ang crest o trough ng RF signal at light pulse relatibo sa isa't isa, na nagreresulta sa isang malaking huni, na nagreresulta sa mas maraming optical teeth. Ang DC bias at modulation depth ng modulator ay maaaring makaapekto sa flatness ng optical frequency dispersion.

Sa matematika, ang signal pagkatapos ma-modulate ng modulator ang light field ay:
Makikita na ang output optical field ay isang optical frequency dispersion na may frequency interval na wrf, at ang intensity ng optical frequency dispersion tooth ay may kaugnayan sa DFB optical power. Sa pamamagitan ng paggaya sa intensity ng liwanag na dumadaan sa MZM modulator atModulator ng yugto ng PM, at pagkatapos ay sa FFT, makukuha ang optical frequency dispersion spectrum. Ipinapakita ng sumusunod na pigura ang direktang ugnayan sa pagitan ng optical frequency flatness at modulator DC bias at modulation depth batay sa simulation na ito.

Ang sumusunod na pigura ay nagpapakita ng simulated spectral diagram na may MZM bias DC na 0.6π at modulation depth na 0.4π, na nagpapakita na ang flatness nito ay <5dB.

Ang sumusunod ay ang diagram ng pakete ng MZM modulator, ang LN ay may kapal na 500nm, ang lalim ng pag-ukit ay 260nm, at ang lapad ng waveguide ay 1.5um. Ang kapal ng gold electrode ay 1.2um. Ang kapal ng upper cladding na SIO2 ay 2um.

Ang sumusunod ay ang spectrum ng nasubok na OFC, na may 13 optically sparse teeth at flatness na <2.4dB. Ang modulation frequency ay 5GHz, at ang RF power loading sa MZM at PM ay 11.24 dBm at 24.96dBm ayon sa pagkakabanggit. Ang bilang ng mga ngipin ng optical frequency dispersion excitation ay maaaring dagdagan sa pamamagitan ng karagdagang pagpapataas ng PM-RF power, at ang optical frequency dispersion interval ay maaaring dagdagan sa pamamagitan ng pagpapataas ng modulation frequency. larawan
Ang nasa itaas ay batay sa iskema ng LNOI, at ang sumusunod ay batay sa iskema ng IIIV. Ang diagram ng istruktura ay ang mga sumusunod: Ang chip ay nagsasama ng DBR laser, MZM modulator, PM phase modulator, SOA at SSC. Ang isang chip ay maaaring makamit ang mataas na pagganap ng optical frequency thinning.

Ang SMSR ng DBR laser ay 35dB, ang lapad ng linya ay 38MHz, at ang tuning range ay 9nm.

Ang MZM modulator ay ginagamit upang makabuo ng sideband na may haba na 1mm at bandwidth na 7GHz@3dB lamang. Pangunahing nalilimitahan ng impedance mismatch, optical loss na hanggang 20dB@-8B bias.

Ang haba ng SOA ay 500µm, na ginagamit upang mabawi ang modulation optical difference loss, at ang spectral bandwidth ay 62nm@3dB@90mA. Ang integrated SSC sa output ay nagpapabuti sa coupling efficiency ng chip (ang coupling efficiency ay 5dB). Ang final output power ay humigit-kumulang −7dBm.

Upang makagawa ng optical frequency dispersion, ang RF modulation frequency na ginamit ay 2.6GHz, ang power ay 24.7dBm, at ang Vpi ng phase modulator ay 5V. Ang pigura sa ibaba ay ang resultang photophobic spectrum na may 17 photophobic teeth @10dB at SNSR na mas mataas sa 30dB.

Ang pamamaraan ay inilaan para sa 5G microwave transmission, at ang sumusunod na pigura ay ang spectrum component na nade-detect ng light detector, na maaaring makabuo ng 26G signal nang 10 beses ang frequency. Hindi ito nakasaad dito.

Sa buod, ang optical frequency na nalilikha ng pamamaraang ito ay may matatag na frequency interval, mababang phase noise, mataas na power at madaling integration, ngunit mayroon ding ilang problema. Ang RF signal na naka-load sa PM ay nangangailangan ng malaking power, medyo malaking power consumption, at ang frequency interval ay limitado ng modulation rate, hanggang 50GHz, na nangangailangan ng mas malaking wavelength interval (karaniwan ay >10nm) sa FR8 system. Sa limitadong paggamit, ang power flatness ay hindi pa rin sapat.