Optoelektronîk-based silicon Compactmodulator IQji bo pêwendiya hevgirtî ya bilez
Zêdebûna daxwaziya ji bo rêjeyên veguheztina daneya bilind û veguhezerên bi enerjiyê yên bikêrtir di navendên daneyê de bûye sedema pêşveçûna performansa bilind a kompakt.modulatorên optîk. Teknolojiya optoelektronîkî ya bingehîn a silicon (SiPh) bûye platformek sozdar ji bo yekkirina pêkhateyên fotonîkî yên cihêreng li ser çîpek yekane, ku rê dide çareseriyên tevlihev û biha. Ev gotar dê modulatorek IQ-ya siliconê ya nûvekirî ya ku li ser bingeha GeSi EAM-ê ye, ku dikare bi frekansa heya 75 Gbaud bixebite, vekole.
Sêwiran û taybetmendiyên cîhazê
Modulatorê IQ-ê ya pêşniyarkirî strukturek sê milê tevlihev digire, wekî ku di Figure 1 (a) de tê xuyang kirin. Ji sê GeSi EAM û sê veguherînerên qonaxa termooptîkî pêk tê, ku vesaziyek simetrîk dipejirîne. Ronahiya têketinê di nav çîpê de bi navbeynkarek grîng (GC) ve tê girêdan û di nav sê rêgezan de bi navbeynkarek pirmode (MMI) 1×3 ve tê dabeş kirin. Piştî ku di modulator û veguherînerê qonaxê re derbas dibe, ronahiyê ji hêla 1 × 3 MMI-ya din ve ji nû ve tê hevber kirin û dûv re bi fiberek yek-mode (SSMF) ve tê girêdan.
Wêne 1: (a) Wêneya mîkroskopî ya modulatorê IQ; (b) - (d) EO S21, spektora rêjeya hilweşandinê, û veguheztina yek GeSi EAM; (e) Diyagrama şematîkî ya modulatorê IQ û qonaxa optîkî ya têkildar a veguherîna qonaxê; (f) Nûnertiya tepeserkirina hilgirê li ser balafira tevlihev. Wekî ku di Figure 1 (b) de tê xuyang kirin, GeSi EAM xwedan bendek elektro-optîkî ya berfireh e. Wêneyê 1 (b) pîvana S21 ya strukturek ceribandinek yekane ya GeSi EAM bi karanîna analîzkerek pêkhateya optîkî ya 67 GHz (LCA) pîva. Wêneyên 1 (c) û 1 (d) bi rêzê ve spekteyên rêjeya vemirandina statîk (ER) di voltaja DC-ya cûda de û veguheztina bi dirêjahiya pêlê 1555 nanometre nîşan didin.
Wekî ku di Figure 1 (e) de tê xuyang kirin, taybetmendiya sereke ya vê sêwiranê şiyana tepeserkirina hilgirên optîkî ye bi sererastkirina guheztina qonaxa yekbûyî ya di milê navîn de. Cûdahiya qonaxê di navbera milên jorîn û jêrîn de π/2 e, ku ji bo ahengkirina tevlihev tê bikar anîn, dema ku ferqa qonaxê di navbera milê navîn de -3 π/4 e. Ev veavakirin rê dide destwerdana wêranker a hilgirê, wekî ku di balafira tevlihev a jimar 1 (f) de tê xuyang kirin.
Sazkirin û encamên ezmûnî
Sazkirina ceribandina leza bilind di jimar 2 (a) de tê xuyang kirin. Vejenerek pêlê ya keyfî (Keysight M8194A) wekî çavkaniya sînyalê tê bikar anîn, û du amplifikatorên RF-ê yên qonaxa 60 GHz (bi teyên biasê yên yekbûyî) wekî ajokarên modulatorê têne bikar anîn. Voltaja biasê ya GeSi EAM -2,5 V e, û kabloyek RF-ya hevgirtî ya qonaxê tê bikar anîn da ku tevliheviya qonaxa elektrîkê di navbera kanalên I û Q de kêm bike.
Wêne 2: (a) Sazkirina ceribandinê ya bilez, (b) Tepeserkirina hilgirê li 70 Gbaud, (c) Rêjeya xeletî û rêjeya daneyê, (d) Komstêra li 70 Gbaud. Lazerek valahiya derveyî ya bazirganî (ECL) bi dirêjahiya xêzê 100 kHz, dirêjahiya pêlê 1555 nm, û hêza 12 dBm wekî hilgirê optîkî bikar bînin. Piştî modulasyonê, sînyala optîkî bi karanîna an tê zêdekirinamplifikatorê fiber-doped erbium(EDFA) ji bo telafîkirina windahiyên lihevkirina li ser-çîpê û windahiyên têketina modulatorê.
Di dawiya wergirtinê de, Analîzatorek Spectrumê ya Optîkî (OSA) spektruma sînyalê û tepisandina hilgirê dişopîne, wekî ku di Figure 2 (b) de ji bo nîşanek 70 Gbaud tê xuyang kirin. Ji bo wergirtina sînyalan wergirek hevgirtî ya polarîzasyona dualî bikar bînin, ku ji mixerek optîkî ya 90 pileyî û çar pêk tê.Fotodîodên hevseng ên 40 GHz, û bi oscilloskopek rastîn a 33 GHz, 80 GSa/s ve girêdayî ye (RTO) (Keysight DSOZ634A). Çavkaniya duyemîn ECL ya bi dirêjahiya rêzê 100 kHz wekî oscilatorek herêmî (LO) tê bikar anîn. Ji ber ku veguhezker di bin şert û mercên polarîzasyona yekane de dixebite, tenê du kanalên elektronîkî ji bo veguheztina analog-bo-dîjîtal (ADC) têne bikar anîn. Daneyên li ser RTO têne tomar kirin û bi karanîna pêvajoyek nîşana dîjîtal a negirêdayî (DSP) têne hilberandin.
Wekî ku di jimar 2 (c) de tê xuyang kirin, modulatorê IQ bi karanîna formata modulasyona QPSK ji 40 Gbaud heya 75 Gbaud hate ceribandin. Encam destnîşan dikin ku di bin şert û mercên sererastkirina xeletiya pêş-biryarê ya 7% (HD-FEC) de, rêje dikare bigihîje 140 Gb / s; Di bin şerta 20% rastkirina xeletiya biryara nerm (SD-FEC), lez dikare bigihîje 150 Gb / s. Di xêza 2 (d) de diyagrama komstêrkê ya li 70 Gbaud hatiye nîşandan. Encam ji hêla bandfirehiya oscilloscope ya 33 GHz ve tê sînorkirin, ku bi qasî 66 Gbaud-ê bandêra sînyala wekhev e.
Wekî ku di Figure 2 (b) de tê xuyang kirin, strukturên sê destan dikarin bi bandor hilgirên optîkî yên bi rêjeyek valabûnê ya ji 30 dB-ê derbas dibe bitepisînin. Ev avahî ne hewceyî tepisandina tam a hilgirê ye û di heman demê de dikare di wergirên ku ji bo vegerandina sînyalan tonên hilgirê hewce ne, wekî wergirên Kramer Kronig (KK) jî were bikar anîn. Hilgir dikare bi navgîniya guhezkarek qonaxa milê navendî ve were guheztin da ku bigihîje rêjeya tê xwestin berbi bandê (CSR).
Awantaj û Sepanên
Li gorî modulatorên kevneşopî yên Mach Zehnder (Modulatorên MZM) û modulatorên IQ-ya optoelektronîkî yên din ên bingehîn ên silicon, modulatorê IQ-ya siliconê ya pêşniyarî gelek avantajên xwe hene. Ya yekem, ew bi mezinahî tevlihev e, ji modulatorên IQ-ê ku li ser bingeha wê ji 10 carî piçûktir eModulatorên Mach Zehnder(ji bilî pêlên girêdanê), bi vî rengî tîrêjiya entegrasyonê zêde dike û qada çîpê kêm dike. Ya duyemîn, sêwirana elektrodê ya stûxwarî ne hewce ye ku berxwedana termînalê bikar bîne, bi vî rengî kapasîteya amûrê û enerjiyê her bit kêm dike. Ya sêyemîn, kapasîteya tepeserkirina hilgir kêmkirina hêza veguheztinê herî zêde dike, karbidestiya enerjiyê bêtir çêtir dike.
Wekî din, pêlava optîkî ya GeSi EAM pir fireh e (zêdeyî 30 nanometre), hewcedariya çerx û pêvajoyên kontrolkirina bertekên pir-kanal ji holê radike da ku rezonansa modulatorên mîkropêl (MRM) sabît bike û hevdeng bike, bi vî rengî sêwiranê hêsan dike.
Ev modulatorê IQ-ya kompakt û bikêrhatî ji bo nifşa pêşeroj, hejmartina kanalên bilind, û veguhezerên piçûk ên hevgirtî yên li navendên daneyê pir maqûl e, ku kapasîteya bilindtir û danûstendina optîkî ya bi enerjî-kêrtir dike.
Modulatorê siliconê IQ-ya ku hilgirê hilgirtiye performansa hêja nîşan dide, bi rêjeya veguheztina daneyê heya 150 Gb / s di bin şert û mercên SD-FEC% 20 de. Struktura wê ya 3-destpêk a ku li ser bingeha GeSi EAM-ê ve girêdayî ye, di warê şop, karbidestiya enerjiyê û sadebûna sêwiranê de xwedî avantajên girîng e. Vê modulatorê xwedan şiyana tepeserkirin an sererastkirina hilgirê optîkî ye û dikare bi nexşeyên vedîtina hevgirtî û Kramer Kronig (KK) ji bo veguhezerên hevgirtî yên pir-xêzkirî ve were yek kirin. Serkeftinên hatine destnîşan kirin pêkanîna transceiverên optîkî yên pir yekbûyî û bikêrhatî dimeşînin da ku daxwaziya mezin a danûstendina daneya kapasîteya bilind li navendên daneyê û qadên din bicîh bînin.
Dema şandinê: Jan-21-2025