Optoelektronîkî ya kompakt a li ser bingeha silîkonêModulatora IQ-êji bo ragihandina hevgirtî ya bilez
Daxwaza zêde ya ji bo rêjeyên veguhestina daneyan ên bilindtir û wergirên ku enerjiyê bi kar tînin di navendên daneyan de, pêşveçûna amûrên kompakt ên performansa bilind û…modulatorên optîkîTeknolojiya optoelektronîkî ya li ser bingeha silîkonê (SiPh) bûye platformek sozdar ji bo entegrekirina pêkhateyên fotonîk ên cûrbecûr li ser çîpek yekane, ku çareseriyên kompakt û lêçûn-bandor peyda dike. Ev gotar dê modulatorek IQ-ya silîkonê ya nû ya tepeserkirî ya hilgirê li ser bingeha GeSi EAM-an vekole, ku dikare bi frekansek heta 75 Gbaud bixebite.
Sêwiran û taybetmendiyên cîhazê
Modulatora IQ ya pêşniyarkirî, wekî ku di Şekil 1 (a) de tê xuyang kirin, avahiyek sê-baskî ya kompakt bikar tîne. Ji sê GeSi EAM û sê guhezkarên qonaxa termo-optîkî pêk tê, ku konfigurasyonek simetrîk bikar tîne. Ronahiya têketinê bi rêya girêdanek grating (GC) ve bi çîpê ve tê girêdan û bi awayekî wekhev bi rêya interferometreyek pirmodî ya 1×3 (MMI) ve di sê rêyan de tê dabeş kirin. Piştî ku ji modulator û guhezkarê qonaxê derbas dibe, ronahî ji hêla MMI-yek din a 1×3 ve tê ji nû ve tê hevgirtin û dûv re bi fîberek yek-modî (SSMF) ve tê girêdan.
Wêne 1: (a) Wêneya mîkroskopîk a modulatorê IQ; (b) – (d) EO S21, spektruma rêjeya tinebûnê, û veguhestina yek GeSi EAM; (e) Diyagrama şematîk a modulatorê IQ û qonaxa optîkî ya têkildar a guhezkarê qonaxê; (f) Nûneratiya tepeserkirina hilgir li ser plana tevlihev. Wekî ku di Wêne 1 (b) de tê xuyang kirin, GeSi EAM xwedî bandfirehiyek elektro-optîkî ya fireh e. Wêne 1 (b) parametreya S21 ya avahiyek ceribandinê ya yek GeSi EAM bi karanîna analîzkerek pêkhateya optîkî ya 67 GHz (LCA) pîvand. Wêne 1 (c) û 1 (d) bi rêzdarî spektrumên rêjeya tinebûna statîk (ER) li voltaja DC ya cûda û veguhestinê li dirêjahiya pêlê ya 1555 nanometreyan nîşan didin.
Wekî ku di Şekil 1 (e) de tê nîşandan, taybetmendiya sereke ya vê sêwiranê ew e ku bikaribe hilgirên optîkî bi rêya verastkirina guhezkarê qonaxa yekbûyî di milê navîn de tepeser bike. Cûdahiya qonaxê di navbera milên jorîn û jêrîn de π/2 ye, ku ji bo mîhengkirina tevlihev tê bikar anîn, lê cudahiya qonaxê di navbera milê navîn de -3 π/4 e. Ev veavakirin rê dide destwerdana wêranker ji bo hilgir, wekî ku di plana tevlihev a Şekil 1 (f) de tê nîşandan.
Sazkirina ceribandinê û encam
Sazkirina ceribandinê ya bilez di Şekil 2 (a) de tê nîşandan. Jeneratorek şêweya pêlê ya kêfî (Keysight M8194A) wekî çavkaniya sînyalê tê bikar anîn, û du amplîfîkatorên RF yên hevaheng ên qonaxa 60 GHz (bi T-yên bias ên entegre) wekî ajokarên modulator têne bikar anîn. Voltaja bias a GeSi EAM -2.5 V ye, û kabloyek RF ya hevaheng a qonaxê tê bikar anîn da ku nelihevhatina qonaxa elektrîkê di navbera kanalên I û Q de kêm bike.
Wêne 2: (a) Sazkirina ceribandinê ya bi leza bilind, (b) Tepeserkirina hilgir li 70 Gbaud, (c) Rêjeya çewtiyê û rêjeya daneyê, (d) Komstêr li 70 Gbaud. Lazerek valahiyek derveyî ya bazirganî (ECL) bi firehiya xêza 100 kHz, dirêjahiya pêlê 1555 nm, û hêza 12 dBm wekî hilgirê optîkî bikar bînin. Piştî modulasyonê, sînyala optîkî bi karanînaamplîfîkatorê fîberê yê bi erbiumê dopîngkirî(EDFA) ji bo telafîkirina windahiyên girêdana li ser çîpê û windahiyên têxistina modulatorê.
Li dawiya wergirtinê, Analîzkerek Spektrumê ya Optîkî (OSA) spektruma sînyalê û tepeserkirina hilgir dişopîne, wekî ku di Wêne 2 (b) de ji bo sînyalek 70 Gbaud tê xuyang kirin. Ji bo wergirtina sînyalan wergirek hevgirtî ya polarîzasyona dualî bikar bînin, ku ji tevlihevkerek optîkî ya 90 pile û çar pêk tê.Fotodîodên hevseng ên 40 GHz, û bi osîloskopek demrast (RTO) ya 33 GHz, 80 GSa/s (Keysight DSOZ634A) ve girêdayî ye. Çavkaniya ECL ya duyemîn bi firehiya xêza 100 kHz wekî osîlatorek herêmî (LO) tê bikar anîn. Ji ber ku veguhezkar di bin şert û mercên polarîzasyona yekane de dixebite, tenê du kanalên elektronîkî ji bo veguherîna analog-bo-dîjîtal (ADC) têne bikar anîn. Daneyên li ser RTO têne tomar kirin û bi karanîna pêvajoyek sînyala dîjîtal a negirêdayî (DSP) têne pêvajo kirin.
Wekî ku di Şekil 2 (c) de tê nîşandan, modulatorê IQ bi karanîna formata modulasyonê ya QPSK ji 40 Gbaud heta 75 Gbaud hate ceribandin. Encam nîşan didin ku di bin şert û mercên rastkirina xeletiya biryara pêş a dijwar (HD-FEC) ya 7% de, rêje dikare bigihîje 140 Gb/s; Di bin şerta rastkirina xeletiya biryara pêş a nerm (SD-FEC) ya 20% de, leza dikare bigihîje 150 Gb/s. Diyagrama komstêrkê li 70 Gbaud di Şekil 2 (d) de tê nîşandan. Encam ji hêla bandfirehiya osîloskopê ya 33 GHz ve sînorkirî ye, ku wekhevî bandfirehiya sînyalê ya bi qasî 66 Gbaud e.
Wekî ku di Şekil 2 (b) de tê xuyang kirin, avahiya sê bask dikare hilgirên optîkî bi rêjeyek valakirinê ya ku ji 30 dB derbas dibe bi bandor tepeser bike. Ev avahî hewcedarî bi tepeserkirina tevahî ya hilgir nake û di heman demê de dikare di wergirên ku ji bo vegerandina sînyalan hewceyê tonên hilgir in de jî were bikar anîn, wekî wergirên Kramer Kronig (KK). Hilgir dikare bi rêya guhezkerek qonaxa baska navendî were verast kirin da ku rêjeya hilgir berbi benda alî (CSR) ya xwestî were bidestxistin.
Awantaj û Serlêdan
Li gorî modulatorên Mach Zehnder ên kevneşopî (Modulatorên MZM) û modulatorên IQ yên optoelektronîkî yên din ên li ser bingeha silîkonê, modulatorê IQ yê silîkonê yê pêşniyarkirî xwedî gelek avantajên cuda ye. Pêşî, ew di mezinahiya xwe de kompakt e, ji modulatorên IQ yên li ser bingehaModulatorên Mach Zehnder(ji bilî balîfên girêdanê), bi vî awayî dendika entegrasyonê zêde dike û qada çîpê kêm dike. Ya duyemîn, sêwirana elektrodên rêzkirî hewcedariya karanîna berxwedêrên termînal nake, bi vî rengî kapasîte û enerjiya cîhazê li ser bitê kêm dike. Ya sêyemîn, kapasîteya tepeserkirina hilgiran kêmkirina hêza veguhestinê herî zêde dike, û karîgeriya enerjiyê bêtir baştir dike.
Herwiha, bandfirehiya optîkî ya GeSi EAM pir fireh e (zêdetirî 30 nanometre), ku hewcedariya bi devreyên kontrola bersiva pir-kanal û pêvajoykeran ji bo aramkirin û senkronîzekirina rezonansa modulatorên mîkropêlê (MRM) ji holê radike, bi vî awayî sêwirandin hêsan dike.
Ev modulatorê IQ-ê yê kompakt û bikêrhatî ji bo nifşê nû, jimara kanalên zêde, û transceiverên hevgirtî yên piçûk di navendên daneyan de pir guncaw e, û kapasîteyek bilindtir û ragihandina optîkî ya enerjî-teserûfkertir peyda dike.
Modulatora silîkonê ya IQ-ê ya bi hilgirê tepeserkirî performansek pir baş nîşan dide, bi rêjeya veguhestina daneyan heta 150 Gb/s di bin şert û mercên SD-FEC 20% de. Avahiya wê ya kompakt a 3-destî ya li ser bingeha GeSi EAM di warê şopa lingan, karîgeriya enerjiyê û sadebûna sêwiranê de xwedî avantajên girîng e. Ev modulator xwedî şiyana tepeserkirin an sererastkirina hilgirê optîkî ye û dikare bi tespîtkirina hevgirtî û nexşeyên tespîtkirina Kramer Kronig (KK) re ji bo veguhezkarên hevgirtî yên kompakt ên pir-xet were entegre kirin. Destkeftiyên nîşankirî dibin sedema pêkanîna veguhezkarên optîkî yên pir entegre û bikêrhatî da ku daxwaza zêde ya ji bo ragihandina daneyên kapasîteya bilind di navendên daneyan û warên din de bicîh bînin.
Dema weşandinê: 21ê rêbendana 2025an