MZM മോഡുലേറ്ററിനെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫ്രീക്വൻസി കനംകുറഞ്ഞ ഒരു സ്കീം

അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫ്രീക്വൻസി കനംകുറഞ്ഞ ഒരു സ്കീംMZM മോഡുലേറ്റർ

ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫ്രീക്വൻസി ഡിസ്പർഷൻ ഒരു liDAR ആയി ഉപയോഗിക്കാംപ്രകാശ സ്രോതസ്സ്ഒരേസമയം വിവിധ ദിശകളിലേക്ക് പുറപ്പെടുവിക്കാനും സ്കാൻ ചെയ്യാനും, കൂടാതെ MUX ഘടന ഒഴിവാക്കി 800G FR4-ൻ്റെ മൾട്ടി-വേവ്ലെങ്ത് പ്രകാശ സ്രോതസ്സായി ഇത് ഉപയോഗിക്കാം. സാധാരണയായി, മൾട്ടി-തരംഗദൈർഘ്യമുള്ള പ്രകാശ സ്രോതസ്സ് കുറഞ്ഞ പവർ അല്ലെങ്കിൽ നന്നായി പാക്കേജ് ചെയ്തിട്ടില്ല, കൂടാതെ നിരവധി പ്രശ്നങ്ങളുണ്ട്. ഇന്ന് അവതരിപ്പിച്ച സ്കീമിന് നിരവധി ഗുണങ്ങളുണ്ട്, അവ റഫറൻസിനായി പരാമർശിക്കാവുന്നതാണ്. അതിൻ്റെ ഘടന ഡയഗ്രം ഇനിപ്പറയുന്ന രീതിയിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നു: ഉയർന്ന ശക്തിDFB ലേസർപ്രകാശ സ്രോതസ്സ് സമയ ഡൊമെയ്‌നിലെ CW പ്രകാശവും ആവൃത്തിയിൽ ഒറ്റ തരംഗദൈർഘ്യവുമാണ്. എ വഴി കടന്ന ശേഷംമോഡുലേറ്റർഒരു നിശ്ചിത മോഡുലേഷൻ ഫ്രീക്വൻസി fRF ഉപയോഗിച്ച്, സൈഡ്ബാൻഡ് സൃഷ്ടിക്കപ്പെടും, സൈഡ്ബാൻഡ് ഇടവേള മോഡുലേറ്റ് ചെയ്ത ഫ്രീക്വൻസി fRF ആണ്. ചിത്രം b-ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, 8.2mm നീളമുള്ള ഒരു LNOI മോഡുലേറ്റർ മോഡുലേറ്റർ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഉയർന്ന ശക്തിയുടെ ഒരു നീണ്ട വിഭാഗത്തിന് ശേഷംഘട്ടം മോഡുലേറ്റർ, മോഡുലേഷൻ ആവൃത്തിയും fRF ആണ്, അതിൻ്റെ ഘട്ടം RF സിഗ്നലിൻ്റെ ചിഹ്നമോ തൊട്ടിയോ പരസ്പരം ആപേക്ഷികമായി പ്രകാശ സ്പന്ദനമോ ആക്കേണ്ടതുണ്ട്, അതിൻ്റെ ഫലമായി ഒരു വലിയ ചീപ്പ്, കൂടുതൽ ഒപ്റ്റിക്കൽ പല്ലുകൾ ഉണ്ടാകുന്നു. മോഡുലേറ്ററിൻ്റെ ഡിസി ബയസും മോഡുലേഷൻ ഡെപ്‌ത്തും ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫ്രീക്വൻസി ഡിസ്‌പെർഷൻ്റെ പരന്നതയെ ബാധിക്കും.

ഗണിതശാസ്ത്രപരമായി, ലൈറ്റ് ഫീൽഡ് മോഡുലേറ്റർ മോഡുലേറ്റ് ചെയ്തതിന് ശേഷമുള്ള സിഗ്നൽ ഇതാണ്:
ഔട്ട്പുട്ട് ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫീൽഡ് wrf-ൻ്റെ ഫ്രീക്വൻസി ഇടവേളയുള്ള ഒരു ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫ്രീക്വൻസി ഡിസ്പർഷൻ ആണെന്നും ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫ്രീക്വൻസി ഡിസ്പർഷൻ ടൂത്തിൻ്റെ തീവ്രത DFB ഒപ്റ്റിക്കൽ പവറുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നുവെന്നും കാണാൻ കഴിയും. MZM മോഡുലേറ്ററിലൂടെ കടന്നുപോകുന്ന പ്രകാശ തീവ്രത അനുകരിക്കുന്നതിലൂടെയുംPM ഘട്ട മോഡുലേറ്റർ, തുടർന്ന് FFT, ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫ്രീക്വൻസി ഡിസ്പർഷൻ സ്പെക്ട്രം ലഭിക്കും. ഈ സിമുലേഷനെ അടിസ്ഥാനമാക്കി ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫ്രീക്വൻസി ഫ്ലാറ്റ്നെസും മോഡുലേറ്റർ ഡിസി ബയസും മോഡുലേഷൻ ഡെപ്‌ത്തും തമ്മിലുള്ള നേരിട്ടുള്ള ബന്ധം ഇനിപ്പറയുന്ന ചിത്രം കാണിക്കുന്നു.

0.6π ൻ്റെ MZM ബയസ് ഡിസിയും 0.4π ൻ്റെ മോഡുലേഷൻ ഡെപ്‌ത്തും ഉള്ള സിമുലേറ്റഡ് സ്പെക്ട്രൽ ഡയഗ്രം ഇനിപ്പറയുന്ന ചിത്രം കാണിക്കുന്നു, ഇത് അതിൻ്റെ പരന്നത <5dB ആണെന്ന് കാണിക്കുന്നു.

MZM മോഡുലേറ്ററിൻ്റെ പാക്കേജ് ഡയഗ്രം താഴെ കൊടുത്തിരിക്കുന്നു, LN 500nm കനം, എച്ചിംഗ് ഡെപ്ത് 260nm, വേവ്ഗൈഡ് വീതി 1.5um. സ്വർണ്ണ ഇലക്ട്രോഡിൻ്റെ കനം 1.2um ആണ്. മുകളിലെ ക്ലാഡിംഗ് SIO2 ൻ്റെ കനം 2um ആണ്.

13 ഒപ്റ്റിക്കലി വിരളമായ പല്ലുകളും <2.4dB ഫ്ലാറ്റ്നസ്സും ഉള്ള OFC-യുടെ സ്പെക്ട്രം ഇനിപ്പറയുന്നതാണ്. മോഡുലേഷൻ ആവൃത്തി 5GHz ആണ്, MZM, PM എന്നിവയിൽ RF പവർ ലോഡിംഗ് യഥാക്രമം 11.24 dBm ഉം 24.96dBm ഉം ആണ്. പിഎം-ആർഎഫ് പവർ കൂടുതൽ വർദ്ധിപ്പിച്ച് ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫ്രീക്വൻസി ഡിസ്പർഷൻ എക്‌സിറ്റേഷൻ്റെ പല്ലുകളുടെ എണ്ണം വർദ്ധിപ്പിക്കാനും മോഡുലേഷൻ ഫ്രീക്വൻസി വർദ്ധിപ്പിച്ച് ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫ്രീക്വൻസി ഡിസ്‌പെർഷൻ ഇടവേള വർദ്ധിപ്പിക്കാനും കഴിയും. ചിത്രം
മുകളിൽ പറഞ്ഞവ LNOI സ്കീമിനെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതാണ്, ഇനിപ്പറയുന്നവ IIIV സ്കീമിനെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതാണ്. ഘടന ഡയഗ്രം ഇപ്രകാരമാണ്: ചിപ്പ് DBR ലേസർ, MZM മോഡുലേറ്റർ, PM ഫേസ് മോഡുലേറ്റർ, SOA, SSC എന്നിവയെ സംയോജിപ്പിക്കുന്നു. ഒരൊറ്റ ചിപ്പിന് ഉയർന്ന പ്രകടനമുള്ള ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫ്രീക്വൻസി കനം കുറയ്ക്കാൻ കഴിയും.

DBR ലേസറിൻ്റെ SMSR 35dB ആണ്, ലൈൻ വീതി 38MHz ആണ്, ട്യൂണിംഗ് ശ്രേണി 9nm ആണ്.

1mm നീളവും 7GHz@3dB ബാൻഡ്‌വിഡ്‌ത്തും ഉള്ള സൈഡ്‌ബാൻഡ് സൃഷ്ടിക്കാൻ MZM മോഡുലേറ്റർ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഇംപെഡൻസ് പൊരുത്തക്കേട്, 20dB@-8B ബയസ് വരെയുള്ള ഒപ്റ്റിക്കൽ നഷ്ടം എന്നിവയാൽ പ്രധാനമായും പരിമിതപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്നു

SOA ദൈർഘ്യം 500µm ആണ്, ഇത് മോഡുലേഷൻ ഒപ്റ്റിക്കൽ വ്യത്യാസത്തിൻ്റെ നഷ്ടം നികത്താൻ ഉപയോഗിക്കുന്നു, കൂടാതെ സ്പെക്ട്രൽ ബാൻഡ്‌വിഡ്ത്ത് 62nm@3dB@90mA ആണ്. ഔട്ട്‌പുട്ടിലെ സംയോജിത SSC ചിപ്പിൻ്റെ കപ്ലിംഗ് കാര്യക്ഷമത മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു (കപ്ലിംഗ് കാര്യക്ഷമത 5dB ആണ്). അന്തിമ ഔട്ട്‌പുട്ട് പവർ ഏകദേശം −7dBm ആണ്.

ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫ്രീക്വൻസി ഡിസ്പർഷൻ നിർമ്മിക്കുന്നതിന്, RF മോഡുലേഷൻ ഫ്രീക്വൻസി 2.6GHz ആണ്, പവർ 24.7dBm ആണ്, ഫേസ് മോഡുലേറ്ററിൻ്റെ Vpi 5V ആണ്. 17 ഫോട്ടോഫോബിക് പല്ലുകൾ @10dB ഉം SNSR 30dB യേക്കാൾ ഉയർന്നതുമായ ഫോട്ടോഫോബിക് സ്പെക്ട്രമാണ് ചുവടെയുള്ള ചിത്രം.

ഈ സ്കീം 5G മൈക്രോവേവ് ട്രാൻസ്മിഷനാണ് ഉദ്ദേശിക്കുന്നത്, ലൈറ്റ് ഡിറ്റക്ടർ കണ്ടെത്തിയ സ്പെക്ട്രം ഘടകമാണ് ഇനിപ്പറയുന്ന ചിത്രം, ആവൃത്തിയുടെ 10 മടങ്ങ് 26G സിഗ്നലുകൾ സൃഷ്ടിക്കാൻ കഴിയും. അത് ഇവിടെ പറയുന്നില്ല.

ചുരുക്കത്തിൽ, ഈ രീതി സൃഷ്ടിക്കുന്ന ഒപ്റ്റിക്കൽ ഫ്രീക്വൻസിക്ക് സ്ഥിരതയുള്ള ഫ്രീക്വൻസി ഇടവേള, കുറഞ്ഞ ഫേസ് ശബ്ദം, ഉയർന്ന ശക്തി, എളുപ്പമുള്ള സംയോജനം എന്നിവയുണ്ട്, എന്നാൽ നിരവധി പ്രശ്നങ്ങളും ഉണ്ട്. PM-ൽ ലോഡുചെയ്തിരിക്കുന്ന RF സിഗ്നലിന് വലിയ പവർ ആവശ്യമാണ്, താരതമ്യേന വലിയ വൈദ്യുതി ഉപഭോഗം ആവശ്യമാണ്, കൂടാതെ 50GHz വരെ മോഡുലേഷൻ നിരക്ക് അനുസരിച്ച് ഫ്രീക്വൻസി ഇടവേള പരിമിതപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്നു, ഇതിന് FR8 സിസ്റ്റത്തിൽ വലിയ തരംഗദൈർഘ്യ ഇടവേള (സാധാരണയായി >10nm) ആവശ്യമാണ്. പരിമിതമായ ഉപയോഗം, പവർ ഫ്ലാറ്റ്നസ് ഇപ്പോഴും മതിയാകുന്നില്ല.