Esquema de adelgazamiento de frecuencia óptica basado en modulador MZM

Un esquema de adelgazamiento de frecuencia óptica basado enmodulador MZM

La dispersión de frecuencia óptica se puede utilizar como un lidarfuente de luzpara emitir y escanear simultáneamente en diferentes direcciones, y también puede usarse como una fuente de luz multilongitud de onda de 800G FR4, eliminando la estructura MUX. Por lo general, la fuente de luz multilongitud de onda es de baja potencia o no está bien empaquetada, y presenta muchos problemas. El esquema presentado hoy tiene muchas ventajas y puede servir como referencia. Su diagrama de estructura se muestra a continuación: La alta potencialáser DFBLa fuente de luz es luz CW en el dominio del tiempo y una sola longitud de onda en frecuencia. Después de pasar a través de unmoduladorCon una determinada frecuencia de modulación fRF, se generará una banda lateral, y el intervalo de la banda lateral es la frecuencia modulada fRF. El modulador utiliza un modulador LNOI con una longitud de 8,2 mm, como se muestra en la figura b. Después de una larga sección de alta potenciamodulador de faseLa frecuencia de modulación también es fRF, y su fase debe alinear la cresta o el valle de la señal de RF con el pulso de luz, lo que produce una gran modulación de frecuencia (chirp) 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 puede observar que el campo óptico de salida es una dispersión de frecuencia óptica con un intervalo de frecuencia wrf, y la intensidad del diente de dispersión de frecuencia óptica está relacionada con la potencia óptica DFB. Al simular la intensidad de la luz que pasa a través del modulador MZM ymodulador de fase PMLuego, mediante la transformada rápida de Fourier (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 de CC del modulador y la profundidad de modulación, según esta simulación.

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

A continuación se muestra 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 espesor del electrodo de oro es de 1,2 µm. El espesor del revestimiento superior de SIO2 es de 2 µm.

A continuación se muestra el espectro del OFC probado, con 13 dientes ópticamente dispersos y una planitud <2,4 dB. La frecuencia de modulación es de 5 GHz, y la carga de potencia de RF en MZM y PM es de 11,24 dBm y 24,96 dBm respectivamente. El número de dientes de excitación de dispersión de frecuencia óptica se puede aumentar incrementando aún más la potencia de RF de PM, y el intervalo de dispersión de frecuencia óptica se puede aumentar incrementando la frecuencia de modulación.
Lo anterior se basa en el esquema LNOI, y lo siguiente en el esquema IIIV. El diagrama de estructura 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 puede 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 solo 7 GHz a 3 dB. Está limitado principalmente por el desajuste de impedancia y presenta pérdidas ópticas de hasta 20 dB con una polarización de -8 Ω.

La longitud del SOA es de 500 µm, lo que se utiliza para compensar la pérdida de diferencia óptica de modulación, y el ancho de banda espectral es de 62 nm a 3 dB y 90 mA. El SSC integrado en la salida mejora la eficiencia de acoplamiento del chip (la eficiencia de acoplamiento es de 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 de alimentación (Vpi) del modulador de fase de 5 V. La figura siguiente 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 del espectro detectado por el detector de luz, que puede generar señales de 26G a 10 veces la frecuencia. Esto no se indica 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 existen varios problemas. La señal de RF aplicada al modulador de fase requiere una gran potencia, un consumo energético relativamente elevado, y 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. Su uso es limitado y la uniformidad de la potencia aún no es suficiente.