Хамгийн сүүлийн үеийн хэт өндөр устах харьцаатай электро-оптик модулятор

Хамгийн сүүлийн үеийнхэт өндөр устах харьцаатай электро-оптик модулятор

Чип дээрх электро-оптик модуляторууд (цахиур дээр суурилсан, трихиноид, нимгэн хальсан литийн ниобата гэх мэт) нь авсаархан, өндөр хурдтай, бага эрчим хүчний хэрэглээтэй давуу талуудтай боловч хэт өндөр устах харьцаатай динамик эрчимжүүлэлтийн модуляцийг бий болгоход томоохон бэрхшээлүүд байсаар байна. Саяхан Хятадын их сургуулийн Шилэн оптик мэдрэгчийн хамтарсан судалгааны төвийн судлаачид цахиурын суурь дээр хэт өндөр устах харьцаатай электро-оптик модуляторын салбарт томоохон нээлт хийжээ. Өндөр дарааллын оптик шүүлтүүрийн бүтцэд үндэслэн чип дээрх цахиур...электро-оптик модулятор68 дБ хүртэлх унтралтын харьцаатайгаар анх удаа хэрэгжиж байна. Хэмжээ болон эрчим хүчний хэрэглээ нь уламжлалтхаас хоёр дахин бага байнаAOM модулятор, мөн төхөөрөмжийн хэрэглээний боломжит байдлыг лабораторийн DAS системд баталгаажуулсан болно.

Зураг 1 Хэт авианы туршилтын төхөөрөмжийн бүдүүвч диаграммөндөр устах харьцаатай электрооптик модулятор

Цахиур дээр суурилсанэлектро-оптик модуляторХосолсон микро цагираг шүүлтүүрийн бүтэц нь сонгодог цахилгаан шүүлтүүртэй төстэй. Цахилгаан оптик модулятор нь дөрвөн цахиур дээр суурилсан микро цагираг резонаторын цуваа холболтоор хавтгай зурвасын шүүлтүүр болон зурвасын гаднах өндөр татгалзлын харьцааг (>60 дБ) олж авдаг. Микро цагираг бүрт зүү хэлбэрийн электро оптик фазын шилжүүлэгчийн тусламжтайгаар модуляторын дамжуулах спектрийг бага хүчдэлд (<1.5 В) мэдэгдэхүйц өөрчилж болно. Зурвасын гаднах өндөр татгалзлын харьцаа нь огцом шүүлтүүрийн өнхрөх шинж чанартай хослуулан резонансын долгионы уртын ойролцоох оролтын гэрлийн эрчмийг маш өндөр тодосгогчоор модуляцлах боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь хэт өндөр устах харьцаатай гэрлийн импульс үүсгэхэд маш тохиромжтой.

Электро-оптик модуляторын модуляцийн чадварыг шалгахын тулд баг эхлээд төхөөрөмжийн дамжуулах чадварын хэлбэлзлийг ажлын долгионы уртад тогтмол гүйдлийн хүчдэлтэй харьцуулан харуулсан. 1 В-ын дараа дамжуулах чадвар 60 дБ-ээс огцом буурдаг болохыг харж болно. Уламжлалт осциллографын ажиглалтын аргуудын хязгаарлалтын улмаас судалгааны баг өөрөө гетеродин интерференцийн хэмжилтийн аргыг ашиглаж, импульсийн модуляцийн үед модуляторын хэт өндөр динамик устах харьцааг тодорхойлохын тулд спектрометрийн том динамик хүрээг ашигладаг. Туршилтын үр дүнгээс харахад модуляторын гаралтын гэрлийн импульс нь 68 дБ хүртэл устах харьцаатай, хэд хэдэн резонансын долгионы уртын байрлалын ойролцоо 65 дБ-ээс дээш устах харьцаатай байна. Нарийвчилсан тооцооллын дараа электрод руу ачаалагдсан бодит RF хөтчийн хүчдэл нь ойролцоогоор 1 В бөгөөд модуляцийн чадлын хэрэглээ нь ердөө 3.6 мВт бөгөөд энэ нь уламжлалт AOM модуляторын чадлын хэрэглээнээс хоёр дахин бага юм.

Цахиур дээр суурилсан электро-оптик модуляторыг DAS системд хэрэглэхийг чип дээрх модуляторыг савлах замаар шууд илрүүлэх DAS системд хэрэглэж болно. Ерөнхий орон нутгийн дохионы гетеродины интерферометрээс ялгаатай нь энэ системд тэнцвэргүй Мишельсоны интерферометрийн демодуляцийн горимыг ашигладаг тул модуляторын оптик давтамжийн шилжилтийн эффект шаардлагагүй болно. Синусоид чичиргээний дохионоос үүдэлтэй фазын өөрчлөлтийг уламжлалт IQ демодуляцийн алгоритмыг ашиглан 3 сувгийн Рэйлийн тархсан дохиог демодуляци хийх замаар амжилттай сэргээдэг. Үр дүнгээс харахад SNR нь ойролцоогоор 56 дБ байна. Дохионы давтамж ±100 Гц-ийн хүрээнд мэдрэгчийн шилэн кабелийн бүх уртын дагуу чадлын спектрийн нягтралын тархалтыг цаашид судалсан. Чичиргээний байрлал болон давтамжийн тод дохионоос гадна бусад орон зайн байршилд тодорхой чадлын спектрийн нягтралын хариу үйлдэл байдаг нь ажиглагдсан. ±10 Гц-ийн хүрээ болон чичиргээний байрлалаас гадуурх хөндлөн шуугиан нь шилэн кабелийн уртын дагуу дунджаар тооцогддог бөгөөд орон зай дахь дундаж SNR нь 33 дБ-ээс багагүй байна.

Зураг 2

Оптик шилэн тархсан акустик мэдрэгч системийн бүдүүвч диаграмм.

b Демодуляцилагдсан дохионы чадлын спектрийн нягтрал.

мэдрэгч шилэн кабелийн дагуух чадлын спектрийн нягтралын тархалтын ойролцоох c, d чичиргээний давтамжууд.

Энэхүү судалгаа нь хэт өндөр устах харьцаатай (68 дБ) цахиур дээр электро-оптик модуляторыг анх удаа гаргаж авсан бөгөөд DAS системд амжилттай хэрэгжүүлсэн бөгөөд арилжааны AOM модуляторыг ашиглах үр нөлөө нь маш ойрхон бөгөөд хэмжээ болон эрчим хүчний хэрэглээ нь сүүлийнхээс хоёр дахин бага байгаа нь дараагийн үеийн жижигрүүлсэн, бага чадлын тархсан шилэн кабелийн мэдрэгч системд гол үүрэг гүйцэтгэнэ гэж үзэж байна. Үүнээс гадна, CMOS-ийн том хэмжээний үйлдвэрлэлийн процесс болон цахиур дээр суурилсан чип дээрх интеграцийн чадавхиоптоэлектроник төхөөрөмжүүдчип дээр суурилсан тархсан шилэн кабелийн мэдрэгч системд суурилсан хямд өртөгтэй, олон төхөөрөмжтэй цул нэгдсэн модулиудын шинэ үеийн хөгжлийг ихээхэн дэмжиж чадна.