Esquema de adelgazamiento de frecuencia óptica basado en un modulador MZM

Un esquema de adelgazamiento de frecuencia óptica basado enmodulador MZM

La dispersión de frecuencia óptica puede utilizarse como un lidar.fuente de luzPermite emitir y escanear simultáneamente en diferentes direcciones, y también puede utilizarse como fuente de luz multionda de 800G FR4, eliminando la estructura MUX. Generalmente, las fuentes de luz multionda son de baja potencia o tienen un encapsulado deficiente, lo que conlleva numerosos problemas. El esquema presentado hoy ofrece muchas ventajas y puede servir como referencia. Su diagrama estructural se muestra a continuación: Alta potenciaLáser DFBLa fuente de luz es luz continua en el dominio del tiempo y de longitud de onda única en frecuencia. Después de pasar a través de unmoduladorCon una determinada frecuencia de modulación fRF, se genera una banda lateral, cuyo intervalo es igual a la frecuencia modulada fRF. El modulador utiliza un modulador LNOI de 8,2 mm de longitud, como se muestra en la figura b. Tras un largo tramo de alta potenciamodulador de faseLa frecuencia de modulación también es fRF, y su fase debe hacer que la cresta o el valle de la señal de RF y el pulso de luz coincidan, lo que produce una gran dispersión de frecuencia y, por consiguiente, más dientes ópticos. La polarización de CC y la profundidad de modulación del modulador pueden afectar la planitud de la dispersión de frecuencia óptica.

Matemáticamente, la señal después de que el campo de luz es modulado por el modulador es:
Se observa que el campo óptico de salida es una dispersión de frecuencia óptica con un intervalo de frecuencia de wrf, y la intensidad de la dispersión de frecuencia óptica está relacionada con la potencia óptica del DFB. Mediante la simulación de la intensidad de la luz que pasa a través del modulador MZM ymodulador de fase PMA continuación, mediante la FFT, se obtiene el espectro de dispersión de frecuencia óptica. La siguiente figura muestra la relación directa entre la planitud de la frecuencia óptica, la polarización CC del modulador y la profundidad de modulación, según esta simulación.

La siguiente figura muestra el diagrama espectral simulado con un CC de polarización MZM de 0,6π y una profundidad de modulación de 0,4π, que muestra que su planitud es <5dB.

El siguiente es el diagrama de encapsulado del modulador MZM. El LN tiene un espesor de 500 nm, la profundidad de grabado es de 260 nm y el ancho de la guía de onda es de 1,5 µm. El electrodo de oro tiene un espesor de 1,2 µm. El revestimiento superior de SIO₂ tiene un espesor de 2 µm.

A continuación se muestra el espectro del OFC probado, con 13 dientes ópticamente dispersos y una planitud inferior a 2,4 dB. La frecuencia de modulación es de 5 GHz, y la carga de potencia de RF en el MZM y el PM es de 11,24 dBm y 24,96 dBm, respectivamente. El número de dientes de excitación de dispersión de frecuencia óptica puede incrementarse aumentando aún más la potencia de RF del PM, y el intervalo de dispersión de frecuencia óptica puede incrementarse aumentando la frecuencia de modulación.
Lo anterior se basa en el esquema LNOI, y lo siguiente en el esquema IIIV. El diagrama estructural es el siguiente: El chip integra un láser DBR, un modulador MZM, un modulador de fase PM, un SOA y un SSC. Un solo chip permite lograr un adelgazamiento de frecuencia óptica de alto rendimiento.

La relación de supresión de modo lateral (SMSR) del láser DBR es de 35 dB, el ancho de línea es de 38 MHz y el rango de sintonización es de 9 nm.

El modulador MZM se utiliza para generar una banda lateral con una longitud de 1 mm y un ancho de banda de tan solo 7 GHz a 3 dB. Su limitación principal radica en la desadaptación de impedancia, con una pérdida óptica de hasta 20 dB a -8 B de polarización.

La longitud del SOA es de 500 µm, utilizada para compensar la pérdida por diferencia óptica de modulación, y el ancho de banda espectral es de 62 nm a 3 dB a 90 mA. El SSC integrado en la salida mejora la eficiencia de acoplamiento del chip (5 dB). La potencia de salida final es de aproximadamente −7 dBm.

Para producir dispersión de frecuencia óptica, se utiliza una frecuencia de modulación de RF de 2,6 GHz, una potencia de 24,7 dBm y una tensión pico (Vpi) de 5 V en el modulador de fase. La figura inferior muestra el espectro fotofóbico resultante con 17 dientes fotofóbicos a 10 dB y una relación señal/ruido (SNSR) superior a 30 dB.

El esquema está diseñado para la transmisión de microondas 5G, y la siguiente figura muestra el componente espectral detectado por el detector de luz, que puede generar señales de 26G con una frecuencia 10 veces mayor. No se especifica aquí.

En resumen, la frecuencia óptica generada por este método presenta un intervalo de frecuencia estable, bajo ruido de fase, alta potencia y fácil integración, pero también varios problemas. La señal de RF aplicada al modulador de fase requiere una gran potencia, lo que implica un consumo energético relativamente alto. Además, el intervalo de frecuencia está limitado por la tasa de modulación, hasta 50 GHz, lo que exige un intervalo de longitud de onda mayor (generalmente >10 nm) en el sistema FR8. Esto limita su uso y la planitud de potencia sigue siendo insuficiente.