Et skema for optisk frekvensudtynding baseret på MZM-modulator

Et skema for optisk frekvensudtynding baseret påMZM-modulator

Den optiske frekvensdispersion kan bruges som en liDARlyskildeat udsende og scanne i forskellige retninger samtidigt, og den kan også bruges som en multibølgelængde-lyskilde på 800G FR4, hvilket eliminerer MUX-strukturen. Normalt er multibølgelængde-lyskilden enten laveffekt eller ikke godt pakket, og der er mange problemer. Den ordning, der introduceres i dag, har mange fordele og kan henvises til som reference. Dens strukturdiagram er vist som følger: HøjeffektDFB-laserlyskilden er CW-lys i tidsdomænet og har en enkelt bølgelængde i frekvens. Efter at have passeret gennem enmodulatorMed en bestemt modulationsfrekvens fRF genereres et sidebånd, 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 effektfasemodulator, modulationsfrekvensen er også fRF, og dens fase skal danne toppen eller bunden af ​​RF-signalet og lyspulsen i forhold til hinanden, hvilket resulterer i en stor kvidren, hvilket resulterer i flere optiske tænder. DC-bias og modulationsdybden af ​​modulatoren kan påvirke fladheden af ​​den optiske frekvensspredning.

Matematisk set er signalet efter at lysfeltet er moduleret af modulatoren:
Det kan ses, at det optiske outputfelt er en optisk frekvensdispersion med et frekvensinterval på wrf, og intensiteten af ​​den optiske frekvensdispersionstand er relateret til den optiske DFB-effekt. Ved at simulere lysintensiteten, der passerer gennem MZM-modulatoren, ogPM fasemodulator, og derefter FFT, opnås det optiske frekvensdispersionsspektrum. Følgende figur viser den direkte sammenhæng mellem optisk frekvensfladhed og modulatorens DC-bias og modulationsdybde baseret på denne simulering.

Den 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 500 nm tyk, ætsningsdybden er 260 nm, og bølgelederbredden er 1,5 um. Guldelektrodens tykkelse er 1,2 um. Tykkelsen af ​​den øvre SIO2-beklædning er 2 um.

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

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

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

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

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

Skemaet er beregnet til 5G mikrobølgetransmission, og følgende figur viser den spektrumkomponent, der detekteres af lysdetektoren, som kan generere 26G-signaler med 10 gange frekvensen. Det er ikke angivet her.

Kort sagt har den optiske frekvens, der genereres ved denne metode, et stabilt frekvensinterval, lav fasestøj, høj effekt og nem integration, men der er også adskillige problemer. RF-signalet, der indlæses på PM'en, kræver stor effekt, relativt stort strømforbrug, og frekvensintervallet er begrænset af modulationshastigheden, op til 50 GHz, hvilket kræver et større bølgelængdeinterval (generelt >10 nm) i FR8-systemet. Begrænset anvendelse og effektfladhed er stadig ikke tilstrækkelig.