Schema di assottigliamento della frequenza ottica basato su modulatore MZM

Uno schema di assottigliamento della frequenza ottica basato suModulatore MZM

La dispersione della frequenza ottica può essere utilizzata come liDARfonte luminosaper 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. Solitamente, la sorgente luminosa multi-lunghezza d'onda è o a bassa potenza o non ben incapsulata e presenta molti problemi. Lo schema introdotto oggi ha molti vantaggi e può essere utilizzato come riferimento. Il suo diagramma strutturale è mostrato come segue: L'alta potenzaLaser DFBLa sorgente luminosa è luce CW nel dominio del tempo e a singola lunghezza d'onda nella frequenza. Dopo essere passata attraverso 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 nella Figura b. Dopo una lunga sezione di alta potenzamodulatore di faseLa frequenza di modulazione è anch'essa fRF e la sua fase deve essere tale da rendere la cresta o la valle del segnale RF e dell'impulso luminoso l'uno rispetto all'altro, generando un chirp elevato e, di conseguenza, 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 della 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 e la polarizzazione CC del modulatore e la profondità di modulazione basata su 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 una planarità inferiore a 5 dB.

Di seguito è riportato lo schema di incapsulamento del modulatore MZM. Lo strato di 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 in oro è di 1,2 µm. Lo spessore del rivestimento superiore in 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 dell'eccitazione della dispersione di frequenza ottica può essere aumentato incrementando ulteriormente la potenza PM-RF e l'intervallo di dispersione di frequenza ottica può essere aumentato incrementando la frequenza di modulazione.
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'elevata riduzione della frequenza ottica.

Il rapporto segnale/rumore (SMSR) del laser DBR è di 35 dB, la larghezza di riga è di 38 MHz e l'intervallo di sintonizzazione è di 9 nm.

Il modulatore MZM viene utilizzato per generare bande laterali con una lunghezza di 1 mm e una larghezza di banda di soli 7 GHz a 3 dB. Principalmente limitato dal disadattamento di impedenza, perdita ottica fino a 20 dB a -8 Ω di polarizzazione.

La lunghezza dell'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 (efficienza di accoppiamento di 5 dB). La potenza di uscita finale è di circa -7 dBm.

Per produrre la dispersione di frequenza ottica, la frequenza di modulazione RF utilizzata è di 2,6 GHz, la potenza è di 24,7 dBm e la Vpi del modulatore di fase è di 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 destinato alla trasmissione a microonde 5G e la figura seguente mostra la componente spettrale rilevata dal fotorivelatore, che può generare segnali 26G con una frequenza 10 volte superiore. Non viene specificato qui.

In sintesi, la frequenza ottica generata con questo metodo presenta un intervallo di frequenza stabile, un basso rumore di fase, un'elevata potenza e una facile integrazione, ma ci sono anche diversi problemi. Il segnale RF caricato sul PM richiede una potenza elevata, con un consumo energetico relativamente alto, e l'intervallo di frequenza è limitato dalla velocità di modulazione, fino a 50 GHz, il che richiede un intervallo di lunghezza d'onda maggiore (generalmente >10 nm) nel sistema FR8. L'utilizzo è limitato e la planarità della potenza non è ancora sufficiente.