Авсаархан цахиур дээр суурилсан оптоэлектроникIQ модуляторөндөр хурдны уялдаа холбоотой харилцаа холбооны хувьд
Өгөгдлийн төвүүдэд өгөгдөл дамжуулах хурд өндөр, эрчим хүчний хэмнэлттэй дамжуулагч төхөөрөмжүүдийн эрэлт хэрэгцээ нэмэгдэж байгаа нь авсаархан, өндөр хүчин чадалтай төхөөрөмжүүдийн хөгжлийг өдөөж байна.оптик модуляторуудЦахиур дээр суурилсан оптоэлектроник технологи (SiPh) нь янз бүрийн фотоник бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг нэг чип дээр нэгтгэх ирээдүйтэй платформ болж, авсаархан бөгөөд зардал багатай шийдлүүдийг бий болгож байна. Энэхүү нийтлэлд 75 Гбауд хүртэлх давтамжтай ажиллах боломжтой GeSi EAM дээр суурилсан шинэ зөөгч дарангуйлагдсан цахиурын IQ модуляторыг судлах болно.
Төхөөрөмжийн дизайн ба шинж чанар
Санал болгож буй IQ модулятор нь Зураг 1 (a)-д үзүүлсэн шиг авсаархан гурван гартай бүтцийг ашигладаг. Гурван GeSi EAM болон гурван термооптик фазын шилжүүлэгчээс бүрдэх бөгөөд тэгш хэмтэй тохиргоог ашигладаг. Оролтын гэрэл нь торны холбогч (GC)-ээр дамжуулан чиптэй холбогдож, 1×3 олон горимын интерферометр (MMI)-ээр дамжуулан гурван замд жигд хуваагддаг. Модулятор болон фазын шилжүүлэгчээр дамжин өнгөрсний дараа гэрэл нь өөр 1×3 MMI-ээр дахин нэгтгэгдэж, дараа нь нэг горимын шилэн кабель (SSMF)-тэй холбогддог.
Зураг 1: (a) IQ модуляторын микроскопын зураг; (b) – (d) EO S21, устах харьцааны спектр болон дан GeSi EAM-ийн дамжуулалт; (e) IQ модуляторын бүдүүвч диаграмм болон фазын шилжилтийн харгалзах оптик фаз; (f) Цогц хавтгай дээрх зөөгчийг дарах дүрслэл. Зураг 1 (b)-д үзүүлсэнчлэн, GeSi EAM нь өргөн электро-оптик зурвасын өргөнтэй. Зураг 1 (b) нь дан GeSi EAM туршилтын бүтцийн S21 параметрийг 67 GHz оптик бүрэлдэхүүн хэсгийн анализатор (LCA) ашиглан хэмжсэн. Зураг 1 (c) болон 1 (d)-д тус тус өөр өөр тогтмол гүйдлийн хүчдэл дэх статик устах харьцааны (ER) спектрүүд болон 1555 нанометрийн долгионы уртад дамжуулалтыг харуулав.
Зураг 1 (e)-д үзүүлсэнчлэн, энэхүү дизайны гол онцлог нь дунд гарт нэгдсэн фазын шилжүүлэгчийг тохируулах замаар оптик зөөгчдийг дарах чадвар юм. Дээд ба доод гарны хоорондох фазын зөрүү нь π/2 бөгөөд нарийн төвөгтэй тохируулгад ашиглагддаг бол дунд гарны хоорондох фазын зөрүү нь -3 π/4 байна. Зураг 1 (f)-ийн нарийн төвөгтэй хавтгайд үзүүлсэнчлэн энэхүү тохиргоо нь зөөгчдөд хор хөнөөлтэй хөндлөнгийн оролцоог зөвшөөрдөг.
Туршилтын тохиргоо ба үр дүн
Өндөр хурдны туршилтын тохиргоог Зураг 2 (a)-д үзүүлэв. Дурын долгионы хэлбэрийн генератор (Keysight M8194A)-г дохионы эх үүсвэр болгон ашиглаж, модуляторын драйвер болгон хоёр 60 GHz фазын таарсан RF өсгөгч (нэгдсэн хэвийсэн тээглүүртэй)-г ашигладаг. GeSi EAM-ийн хэвийсэн хүчдэл нь -2.5 В бөгөөд I ба Q сувгуудын хоорондох цахилгаан фазын зөрүүг багасгахын тулд фазын таарсан RF кабелийг ашигладаг.
Зураг 2: (a) Өндөр хурдны туршилтын тохиргоо, (b) 70 Гбауд дахь зөөгчийг дарах, (c) Алдааны хурд ба өгөгдлийн хурд, (d) 70 Гбауд дахь одны бүлэг. Оптик зөөгч болгон 100 кГц шугамын өргөн, 1555 нм долгионы урт, 12 дБм чадалтай арилжааны гадаад хөндийн лазер (ECL) ашиглана уу. Модуляцийн дараа оптик дохиог ашиглан олшруулна.эрбиум агуулсан шилэн өсгөгч(EDFA) нь чип дээрх холболтын алдагдал болон модуляторын оруулгын алдагдлыг нөхөх зорилготой.
Хүлээн авах тал дээр Оптик Спектрийн Анализатор (OSA) нь 70 Гбауд дохионы хувьд Зураг 2 (b)-д үзүүлсэн шиг дохионы спектр болон зөөгчийг дарангуйлах ажиллагааг хянадаг. 90 градусын оптик холигч болон дөрвөн хэсгээс бүрдэх хос туйлшралын когерент хүлээн авагч ашиглан дохио хүлээн авна.40 GHz тэнцвэржүүлсэн фотодиодууд, мөн 33 GHz, 80 GSa/s бодит цагийн осциллограф (RTO) (Keysight DSOZ634A)-тай холбогдсон. 100 кГц шугамын өргөнтэй хоёр дахь ECL эх үүсвэрийг орон нутгийн осциллятор (LO) болгон ашигладаг. Дамжуулагч нь дан туйлшралын нөхцөлд ажилладаг тул аналог-дижитал хөрвүүлэлтэд (ADC) зөвхөн хоёр электрон суваг ашигладаг. Өгөгдлийг RTO дээр бичиж, офлайн дижитал дохионы процессор (DSP) ашиглан боловсруулдаг.
Зураг 2 (c)-д үзүүлсэнчлэн IQ модуляторыг 40 Гбаудаас 75 Гбауд хүртэлх QPSK модуляцийн форматаар туршсан. Үр дүнгээс харахад 7% хатуу шийдвэрийн урагшлах алдааны залруулга (HD-FEC) нөхцөлд хурд 140 Гб/с хүрч болно; 20% зөөлөн шийдвэрийн урагшлах алдааны залруулга (SD-FEC) нөхцөлд хурд 150 Гб/с хүрч болно. 70 Гбауд дахь одны диаграммыг Зураг 2 (d)-д үзүүлэв. Үр дүн нь 33 GHz осциллографын зурвасын өргөнөөр хязгаарлагддаг бөгөөд энэ нь ойролцоогоор 66 Гбауд дохионы зурвасын өргөнтэй тэнцүү юм.
Зураг 2 (b)-д үзүүлсэнчлэн, гурван гартай бүтэц нь 30 дБ-ээс дээш хоослох хурдтай оптик зөөгчдийг үр дүнтэй дарж чаддаг. Энэ бүтэц нь зөөгчийг бүрэн дарах шаардлагагүй бөгөөд Kramer Kronig (KK) хүлээн авагч гэх мэт дохиог сэргээхийн тулд зөөгч ая шаарддаг хүлээн авагчдад ашиглаж болно. Хүссэн зөөгч ба хажуугийн зурвасын харьцаанд (CSR) хүрэхийн тулд зөөгчийг төв гар фазын шилжүүлэгчээр тохируулж болно.
Давуу талууд ба хэрэглээ
Уламжлалт Mach Zehnder модуляторуудтай харьцуулахад (MZM модуляторууд) болон бусад цахиур дээр суурилсан оптоэлектрон IQ модуляторууд болох санал болгож буй цахиурын IQ модулятор нь олон давуу талтай. Нэгдүгээрт, энэ нь авсаархан хэмжээтэй, IQ модуляторуудаас 10 дахин бага юм.Мах Зехнер модуляторууд(холбох дэвсгэрийг оруулаагүй), ингэснээр интеграцийн нягтралыг нэмэгдүүлж, чипийн талбайг багасгадаг. Хоёрдугаарт, давхарласан электродын загвар нь терминалын резистор ашиглахыг шаарддаггүй тул төхөөрөмжийн багтаамж болон бит тутамд ногдох энергийг бууруулдаг. Гуравдугаарт, зөөгчийг дарах чадвар нь дамжуулах чадлыг бууруулж, эрчим хүчний үр ашгийг улам сайжруулдаг.
Үүнээс гадна, GeSi EAM-ийн оптик зурвасын өргөн нь маш өргөн (30 нанометрээс дээш) бөгөөд богино долгионы модуляторын (MRM) резонансыг тогтворжуулж, синхрончлохын тулд олон сувгийн санал хүсэлтийн хяналтын хэлхээ болон процессоруудын хэрэгцээг арилгаж, улмаар дизайныг хялбаршуулдаг.
Энэхүү авсаархан бөгөөд үр ашигтай IQ модулятор нь дараагийн үеийн, өндөр сувгийн тоотой, өгөгдлийн төвүүдэд жижиг когерент дамжуулагч төхөөрөмжүүдэд маш тохиромжтой бөгөөд өндөр багтаамжтай, эрчим хүчний хэмнэлттэй оптик холбоог бий болгодог.
Тээвэрлэгч дарагдсан цахиурын IQ модулятор нь маш сайн гүйцэтгэлтэй бөгөөд 20% SD-FEC нөхцөлд 150 Гб/с хүртэл өгөгдөл дамжуулах хурдтай. GeSi EAM дээр суурилсан авсаархан 3 гартай бүтэц нь ул мөр, эрчим хүчний хэмнэлт, дизайны энгийн байдлын хувьд мэдэгдэхүйц давуу талтай. Энэхүү модулятор нь оптик зөөгчийг дарах эсвэл тохируулах чадвартай бөгөөд олон шугамын авсаархан когерент дамжуулагчийн когерент илрүүлэлт болон Kramer Kronig (KK) илрүүлэлтийн схемүүдтэй нэгтгэгдэж болно. Үзүүлсэн ололт амжилтууд нь өгөгдлийн төвүүд болон бусад салбарт өндөр хүчин чадалтай өгөгдлийн харилцаа холбооны өсөн нэмэгдэж буй эрэлтийг хангахын тулд өндөр интеграцчилагдсан, үр ашигтай оптик дамжуулагчийг бий болгоход түлхэц болж байна.
Нийтэлсэн цаг: 2025 оны 1-р сарын 21