Ein Schema der optischen Frequenzverdünnung basierend auf dem MZM-Modulator

Ein Schema der optischen Frequenzverdünnung basierend aufMZM-Modulator

Die optische Frequenzdispersion kann als LiDAR verwendet werdenLichtquelleGleichzeitiges Emittieren und Scannen in verschiedene Richtungen ist möglich. Es kann auch als Mehrwellenlängenlichtquelle (800G FR4) eingesetzt werden, wodurch die MUX-Struktur entfällt. Normalerweise ist die Mehrwellenlängenlichtquelle entweder leistungsschwach oder schlecht verpackt, was viele Probleme mit sich bringt. Das heute vorgestellte Konzept bietet viele Vorteile und kann als Referenz herangezogen werden. Das Strukturdiagramm ist wie folgt: Die Hochleistungs-DFB-LaserLichtquelle ist CW-Licht im Zeitbereich und einzelne Wellenlänge in der Frequenz. Nach dem Durchgang durch eineModulatorBei einer bestimmten Modulationsfrequenz fRF wird ein Seitenband erzeugt, dessen Seitenbandintervall der Modulationsfrequenz fRF entspricht. Der Modulator verwendet einen LNOI-Modulator mit einer Länge von 8,2 mm, wie in Abbildung b dargestellt. Nach einem langen Abschnitt mit hoher LeistungPhasenmodulatorDie Modulationsfrequenz ist ebenfalls fRF, und ihre Phase muss den Scheitelpunkt oder das Tal des HF-Signals und des Lichtimpulses relativ zueinander bilden, was zu einem starken Chirp und damit zu mehr optischen Zähnen führt. Die Gleichstromvorspannung und die Modulationstiefe des Modulators können die Flachheit der optischen Frequenzdispersion beeinflussen.

Mathematisch gesehen lautet das Signal nach der Modulation des Lichtfelds durch den Modulator:
Es ist ersichtlich, dass das optische Ausgangsfeld eine optische Frequenzdispersion mit einem Frequenzintervall von wrf ist, und die Intensität der optischen Frequenzdispersion tooth hängt mit der optischen Leistung des DFB zusammen. Durch Simulation der Lichtintensität, die durch den MZM-Modulator fließt, undPM-PhasenmodulatorDurch anschließende FFT erhält man das optische Frequenzdispersionsspektrum. Die folgende Abbildung zeigt den direkten Zusammenhang zwischen optischer Frequenzflachheit und Modulator-Gleichstromvorspannung sowie Modulationstiefe basierend auf dieser Simulation.

Die folgende Abbildung zeigt das simulierte Spektraldiagramm mit einem MZM-Bias-DC von 0,6π und einer Modulationstiefe von 0,4π, was zeigt, dass seine Flachheit <5 dB beträgt.

Nachfolgend sehen Sie das Gehäusediagramm des MZM-Modulators. Die LN-Schicht ist 500 nm dick, die Ätztiefe beträgt 260 nm und die Wellenleiterbreite 1,5 µm. Die Dicke der Goldelektrode beträgt 1,2 µm. Die Dicke des oberen Mantels SIO2 beträgt 2 µm.

Das folgende Spektrum zeigt das getestete OFC mit 13 optisch spärlichen Zähnen und einer Ebenheit <2,4 dB. Die Modulationsfrequenz beträgt 5 GHz, und die HF-Leistungsbelastung in MZM und PM beträgt 11,24 dBm bzw. 24,96 dBm. Die Anzahl der Zähne der optischen Frequenzdispersionsanregung kann durch weitere Erhöhung der PM-HF-Leistung erhöht werden, und das optische Frequenzdispersionsintervall kann durch Erhöhung der Modulationsfrequenz vergrößert werden. Bild
Das Obige basiert auf dem LNOI-Schema, das Folgende auf dem IIIV-Schema. Das Strukturdiagramm ist wie folgt: Der Chip integriert DBR-Laser, MZM-Modulator, PM-Phasenmodulator, SOA und SSC. Ein einzelner Chip ermöglicht eine leistungsstarke optische Frequenzverdünnung.

Der SMSR des DBR-Lasers beträgt 35 dB, die Linienbreite 38 MHz und der Abstimmbereich 9 nm.

Der MZM-Modulator dient zur Erzeugung eines Seitenbandes mit einer Länge von 1 mm und einer Bandbreite von nur 7 GHz bei 3 dB. Hauptsächlich begrenzt durch Impedanzfehlanpassung, optischer Verlust bis zu 20 dB bei -8B-Vorspannung

Die SOA-Länge beträgt 500 µm und dient der Kompensation des optischen Modulationsdifferenzverlusts. Die spektrale Bandbreite beträgt 62 nm bei 3 dB bei 90 mA. Der integrierte SSC am Ausgang verbessert die Kopplungseffizienz des Chips (Kopplungseffizienz 5 dB). Die endgültige Ausgangsleistung beträgt ca. −7 dBm.

Um eine optische Frequenzdispersion zu erzeugen, beträgt die verwendete HF-Modulationsfrequenz 2,6 GHz, die Leistung 24,7 dBm und der Vpi des Phasenmodulators 5 V. Die folgende Abbildung zeigt das resultierende photophobe Spektrum mit 17 photophoben Zähnen bei 10 dB und einem SNSR von über 30 dB.

Das Schema ist für die 5G-Mikrowellenübertragung vorgesehen. Die folgende Abbildung zeigt die vom Lichtdetektor erfasste Spektrumkomponente, die 26G-Signale mit der zehnfachen Frequenz erzeugen kann. Dies wird hier nicht näher erläutert.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die mit dieser Methode erzeugte optische Frequenz ein stabiles Frequenzintervall, geringes Phasenrauschen, hohe Leistung und eine einfache Integration aufweist. Allerdings gibt es auch einige Probleme. Das auf den PM geladene HF-Signal erfordert viel Leistung und einen relativ hohen Stromverbrauch. Das Frequenzintervall ist durch die Modulationsrate (bis zu 50 GHz) begrenzt, was im FR8-System ein größeres Wellenlängenintervall (in der Regel > 10 nm) erfordert. Die begrenzte Nutzung und die Leistungsflachheit reichen immer noch nicht aus.