Et skema med optisk frekvensudtynding baseret på MZM-modulator

Et skema med optisk frekvensudtynding baseret påMZM modulator

Den optiske frekvensspredning kan bruges som en liDARlyskildetil samtidigt at udsende og scanne i forskellige retninger, og den kan også bruges som en multi-bølgelængde lyskilde på 800G FR4, hvilket eliminerer MUX-strukturen. Normalt er lyskilden med flere bølgelængder enten laveffekt eller ikke godt pakket ind, og der er mange problemer. Ordningen introduceret i dag har mange fordele og kan henvises til som reference. Dens strukturdiagram er vist som følger: Den høje effektDFB laserlyskilden er CW lys i tidsdomæne og enkelt bølgelængde i frekvens. Efter at have passeret enmodulatormed en vis moduleringsfrekvens fRF vil sidebåndet blive genereret, og sidebåndsintervallet er den modulerede frekvens fRF. Modulatoren bruger en LNOI-modulator med en længde på 8,2 mm, som vist i figur b. Efter en lang sektion med høj effektfase modulator, modulationsfrekvensen er også fRF, og dens fase skal gøre toppen eller bunden af ​​RF-signalet og lysimpulsen i forhold til hinanden, hvilket resulterer i en stor kvidre, hvilket resulterer i flere optiske tænder. DC-forspændingen og modulationsdybden af ​​modulatoren kan påvirke fladheden af ​​den optiske frekvensspredning.

Matematisk er signalet efter at lysfeltet er moduleret af modulatoren:
Det kan ses, at det optiske udgangsfelt er en optisk frekvensspredning med et frekvensinterval på wrf, og intensiteten af ​​den optiske frekvensspredningstand er relateret til den optiske DFB-effekt. Ved at simulere lysintensiteten, der passerer gennem MZM-modulator ogPM fase modulatorog derefter FFT, opnås det optiske frekvensspredningsspektrum. Den følgende figur viser det direkte forhold mellem optisk frekvensplanhed og modulator DC-forspænding og modulationsdybde baseret på denne simulering.

Følgende figur viser det simulerede spektraldiagram med MZM-bias DC på 0,6π og modulationsdybde på 0,4π, hvilket viser, at dets fladhed er <5dB.

Følgende er pakkediagrammet for MZM-modulatoren, LN er 500nm tyk, ætsningsdybden er 260nm, og bølgelederbredden er 1,5um. Tykkelsen af ​​guldelektroden er 1,2um. Tykkelsen af ​​den øvre beklædning SIO2 er 2um.

Følgende er spektret af den testede OFC, med 13 optisk sparsomme tænder og fladhed <2,4dB. Modulationsfrekvensen er 5GHz, og RF-effektbelastningen i MZM og PM er henholdsvis 11,24 dBm og 24,96dBm. Antallet af tænder for excitation af optisk frekvensspredning kan øges ved yderligere at øge PM-RF-effekten, og det optiske frekvensspredningsinterval kan øges ved at øge modulationsfrekvensen. billede
Ovenstående er baseret på LNOI-skema, og det følgende er baseret på IIIV-skema. Strukturdiagrammet er som følger: Chippen integrerer DBR-laser, MZM-modulator, PM-fasemodulator, SOA og SSC. En enkelt chip kan opnå højtydende optisk frekvensudtynding.

DBR-laserens SMSR er 35dB, linjebredden er 38MHz, og tuning-området er 9nm.

MZM-modulatoren bruges til at generere sidebånd med en længde på 1 mm og en båndbredde på kun 7GHz@3dB. Hovedsageligt begrænset af impedansmismatch, optisk tab på op til 20dB@-8B bias

SOA-længden er 500µm, som bruges til at kompensere for det optiske modulationsdifferencetab, og den spektrale båndbredde er 62nm@3dB@90mA. Den integrerede SSC ved udgangen forbedrer chippens koblingseffektivitet (koblingseffektiviteten er 5dB). Den endelige udgangseffekt er omkring -7dBm.

For at producere optisk frekvensspredning er den anvendte RF-modulationsfrekvens 2,6GHz, effekten er 24,7dBm, og fasemodulatorens Vpi er 5V. Figuren nedenfor er det resulterende fotofobe spektrum med 17 fotofobe tænder @10dB og SNSR højere end 30dB.

Skemaet er beregnet til 5G-mikrobølgetransmission, og følgende figur er spektrumkomponenten detekteret af lysdetektoren, som kan generere 26G-signaler med 10 gange frekvensen. Det står ikke her.

Sammenfattende har den optiske frekvens, der genereres af denne metode, stabilt frekvensinterval, lav fasestøj, høj effekt og nem integration, men der er også flere problemer. RF-signalet indlæst på PM'en kræver stor strøm, relativt stort strømforbrug, og frekvensintervallet er begrænset af modulationshastigheden, op til 50GHz, hvilket kræver et større bølgelængdeinterval (generelt >10nm) i FR8-systemet. Begrænset brug, strømflade er stadig ikke nok.