Uno schema di assottigliamento della frequenza ottica basato sul modulatore MZM

Uno schema di assottigliamento della frequenza ottica basato suModulatore MZM

La dispersione della frequenza ottica può essere utilizzata come liDARfonte di luceper emettere e scansionare simultaneamente in diverse direzioni, e può anche essere utilizzato come sorgente luminosa multi-lunghezza d'onda di 800G FR4, eliminando la struttura MUX. Di solito, la sorgente luminosa multi-lunghezza d'onda è a bassa potenza o non ben confezionata, e ciò comporta molti problemi. Lo schema presentato oggi presenta numerosi vantaggi e può essere consultato come riferimento. Il suo diagramma strutturale è mostrato di seguito: L'alta potenzaLaser DFBLa sorgente luminosa è luce CW nel dominio del tempo e lunghezza d'onda singola in frequenza. Dopo aver attraversato unmodulatorecon una certa frequenza di modulazione fRF, verrà generata una banda laterale e l'intervallo della banda laterale è la frequenza modulata fRF. Il modulatore utilizza un modulatore LNOI con una lunghezza di 8,2 mm, come mostrato in Figura b. Dopo una lunga sezione di segnale ad alta potenzamodulatore di fase, la frequenza di modulazione è anch'essa fRF e la sua fase deve creare la cresta o il solco del segnale RF e dell'impulso luminoso l'uno rispetto all'altro, generando un chirp ampio, che a sua volta genera più denti ottici. La polarizzazione CC e la profondità di modulazione del modulatore possono influenzare la planarità della dispersione della frequenza ottica.

Matematicamente, il segnale dopo che il campo luminoso è stato modulato dal modulatore è:
Si può osservare che il campo ottico di uscita è una dispersione di frequenza ottica con un intervallo di frequenza di wrf, e l'intensità del dente di dispersione di frequenza ottica è correlata alla potenza ottica DFB. Simulando l'intensità luminosa che passa attraverso il modulatore MZM eModulatore di fase PMe quindi FFT, si ottiene lo spettro di dispersione della frequenza ottica. La figura seguente mostra la relazione diretta tra la planarità della frequenza ottica, la polarizzazione in corrente continua del modulatore e la profondità di modulazione, sulla base di questa simulazione.

La figura seguente mostra il diagramma spettrale simulato con polarizzazione MZM DC di 0,6π e profondità di modulazione di 0,4π, che mostra che la sua planarità è <5dB.

Di seguito è riportato lo schema del package del modulatore MZM: LN ha uno spessore di 500 nm, la profondità di incisione è di 260 nm e la larghezza della guida d'onda è di 1,5 µm. Lo spessore dell'elettrodo d'oro è di 1,2 µm. Lo spessore del rivestimento superiore SIO2 è di 2 µm.

Di seguito è riportato lo spettro dell'OFC testato, con 13 denti otticamente sparsi e planarità <2,4 dB. La frequenza di modulazione è di 5 GHz e il carico di potenza RF in MZM e PM è rispettivamente di 11,24 dBm e 24,96 dBm. Il numero di denti di eccitazione della dispersione di frequenza ottica può essere aumentato aumentando ulteriormente la potenza PM-RF, e l'intervallo di dispersione di frequenza ottica può essere aumentato aumentando la frequenza di modulazione. Immagine
Quanto sopra si basa sullo schema LNOI, mentre quanto segue si basa sullo schema IIIV. Lo schema strutturale è il seguente: il chip integra laser DBR, modulatore MZM, modulatore di fase PM, SOA e SSC. Un singolo chip può ottenere un assottigliamento della frequenza ottica ad alte prestazioni.

L'SMSR del laser DBR è 35 dB, la larghezza della linea è 38 MHz e l'intervallo di sintonizzazione è 9 nm.

Il modulatore MZM viene utilizzato per generare una banda laterale con una lunghezza di 1 mm e una larghezza di banda di soli 7 GHz a 3 dB. Limitata principalmente dal disadattamento di impedenza, con perdita ottica fino a 20 dB a -8 B di polarizzazione.

La lunghezza SOA è di 500 µm, utilizzata per compensare la perdita di differenza ottica di modulazione, e la larghezza di banda spettrale è di 62 nm a 3 dB a 90 mA. L'SSC integrato in uscita migliora l'efficienza di accoppiamento del chip (l'efficienza di accoppiamento è di 5 dB). La potenza di uscita finale è di circa -7 dBm.

Per produrre la dispersione della frequenza ottica, la frequenza di modulazione RF utilizzata è 2,6 GHz, la potenza è 24,7 dBm e il Vpi del modulatore di fase è 5 V. La figura seguente mostra lo spettro fotofobico risultante con 17 denti fotofobici a 10 dB e SNSR superiore a 30 dB.

Lo schema è pensato per la trasmissione a microonde 5G e la figura seguente mostra la componente spettrale rilevata dal rilevatore di luce, in grado di generare segnali a 26G con una frequenza 10 volte superiore. Non è specificato qui.

In sintesi, la frequenza ottica generata da questo metodo presenta un intervallo di frequenza stabile, basso rumore di fase, elevata potenza e facile integrazione, ma presenta anche diversi problemi. Il segnale RF caricato sul PM richiede elevata potenza, consumi relativamente elevati e l'intervallo di frequenza è limitato dalla frequenza di modulazione, fino a 50 GHz, che richiede un intervallo di lunghezza d'onda più ampio (generalmente >10 nm) nel sistema FR8. L'uso limitato e la planarità della potenza non sono ancora sufficienti.