Ein Schema der optischen Frequenzausdünnung basierend aufMZM-Modulator
Die optische Frequenzdispersion kann als LiDAR verwendet werdenLichtquelleum gleichzeitig in verschiedene Richtungen zu emittieren und zu scannen, und es kann auch als Multiwellenlängen-Lichtquelle von 800G FR4 verwendet werden, wodurch die MUX-Struktur entfällt.Normalerweise hat die Lichtquelle mit mehreren Wellenlängen entweder eine geringe Leistung oder ist nicht gut verpackt, und es gibt viele Probleme.Das heute eingeführte Schema hat viele Vorteile und kann als Referenz herangezogen werden.Sein Strukturdiagramm ist wie folgt dargestellt: Die Hochleistungs-DFB-LaserDie Lichtquelle ist CW-Licht im Zeitbereich und mit einer einzelnen Wellenlänge in der Frequenz.Nach der Durchquerung von aModulatorBei einer bestimmten Modulationsfrequenz fRF wird ein Seitenband erzeugt, und das Seitenbandintervall ist die modulierte Frequenz fRF.Der Modulator verwendet einen LNOI-Modulator mit einer Länge von 8,2 mm, wie in Abbildung b dargestellt.Nach einem langen Abschnitt mit hoher LeistungPhasenmodulator, die Modulationsfrequenz ist ebenfalls fRF, und ihre Phase muss den Scheitelpunkt oder Tiefpunkt des HF-Signals und des Lichtimpulses relativ zueinander bilden, was zu einem großen Chirp führt, was zu mehr optischen Zähnen führt.Die Gleichstromvorspannung und die Modulationstiefe des Modulators können die Ebenheit der optischen Frequenzdispersion beeinflussen.
Mathematisch gesehen ist das Signal nach der Modulation des Lichtfeldes durch den Modulator:
Es ist ersichtlich, dass das optische Ausgangsfeld eine optische Frequenzdispersion mit einem Frequenzintervall von wrf ist und die Intensität des optischen Frequenzdispersionszahns mit der optischen DFB-Leistung zusammenhängt.Durch die Simulation der Lichtintensität, die durch den MZM-Modulator gelangtPM-Phasenmodulator, und dann FFT, wird das optische Frequenzdispersionsspektrum erhalten.Die folgende Abbildung zeigt die direkte Beziehung zwischen der Ebenheit der optischen Frequenz und der DC-Vorspannung des Modulators sowie der 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 Ebenheit <5 dB beträgt.
Das Folgende ist das Paketdiagramm des MZM-Modulators: LN ist 500 nm dick, die Ätztiefe beträgt 260 nm und die Wellenleiterbreite beträgt 1,5 µm.Die Dicke der Goldelektrode beträgt 1,2 µm.Die Dicke der oberen Umhüllung SIO2 beträgt 2 µm.
Das Folgende ist das Spektrum des getesteten 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 eine weitere Erhöhung der PM-RF-Leistung erhöht werden, und das optische Frequenzdispersionsintervall kann durch Erhöhen der Modulationsfrequenz erhöht werden.Bild
Das Obige basiert auf dem LNOI-Schema und das Folgende basiert auf dem IIIV-Schema.Das Strukturdiagramm sieht wie folgt aus: Der Chip integriert DBR-Laser, MZM-Modulator, PM-Phasenmodulator, SOA und SSC.Ein einzelner Chip kann eine leistungsstarke optische Frequenzausdünnung erreichen.
Das SMSR des DBR-Lasers beträgt 35 dB, die Linienbreite beträgt 38 MHz und der Abstimmbereich beträgt 9 nm.
Der MZM-Modulator wird verwendet, um ein Seitenband mit einer Länge von 1 mm und einer Bandbreite von nur 7 GHz bei 3 dB zu erzeugen.Hauptsächlich durch Impedanzfehlanpassung begrenzt, optischer Verlust bis zu 20 dB@-8B Bias
Die SOA-Länge beträgt 500 µm und dient zur 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 beträgt 5 dB).Die endgültige Ausgangsleistung beträgt etwa −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 mehr als 30 dB.
Das Schema ist für die 5G-Mikrowellenübertragung gedacht. Die folgende Abbildung zeigt die vom Lichtdetektor erfasste Spektralkomponente, die 26G-Signale mit der zehnfachen Frequenz erzeugen kann.Es wird hier nicht angegeben.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die mit dieser Methode erzeugte optische Frequenz ein stabiles Frequenzintervall, ein geringes Phasenrauschen, eine hohe Leistung und eine einfache Integration aufweist, es gibt jedoch auch mehrere Probleme.Das auf den PM geladene HF-Signal erfordert eine große Leistung, einen relativ hohen Stromverbrauch und das Frequenzintervall ist durch die Modulationsrate auf bis zu 50 GHz begrenzt, was im FR8-System ein größeres Wellenlängenintervall (im Allgemeinen > 10 nm) erfordert.Begrenzte Nutzung, Leistungsflachheit reicht immer noch nicht aus.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 19. März 2024