แผนการลดความถี่แสงตามโมดูเลเตอร์ MZM
การกระจายความถี่แสงสามารถใช้เป็น LiDAR ได้แหล่งกำเนิดแสงเพื่อปล่อยและสแกนพร้อมกันในทิศทางต่างๆ และยังสามารถใช้เป็นแหล่งกำเนิดแสงหลายความยาวคลื่นของ 800G FR4 ได้อีกด้วย โดยขจัดโครงสร้าง MUX โดยทั่วไป แหล่งกำเนิดแสงหลายความยาวคลื่นจะมีพลังงานต่ำหรือไม่ได้บรรจุหีบห่ออย่างดี และมีปัญหาหลายประการ โครงร่างที่นำเสนอในวันนี้มีข้อดีหลายประการและสามารถอ้างอิงได้ แผนภาพโครงสร้างของโครงร่างแสดงดังต่อไปนี้: แหล่งกำเนิดแสงกำลังสูงดีเอฟบี เลเซอร์แหล่งกำเนิดแสงคือแสง CW ในโดเมนเวลาและความยาวคลื่นเดียวในความถี่ หลังจากผ่านตัวปรับเปลี่ยนด้วยความถี่การมอดูเลต fRF ที่กำหนด แถบข้างจะถูกสร้างขึ้น และช่วงแถบข้างจะเป็นความถี่การมอดูเลต fRF ตัวมอดูเลเตอร์ใช้ตัวมอดูเลเตอร์ LNOI ที่มีความยาว 8.2 มม. ดังแสดงในรูปที่ b หลังจากส่วนยาวของกำลังสูงตัวปรับเฟสความถี่การมอดูเลตยังเป็น fRF และเฟสของมันต้องสร้างยอดหรือร่องของสัญญาณ RF และพัลส์แสงที่สัมพันธ์กัน ส่งผลให้มีเสียงแหลมสูง ส่งผลให้มีฟันออปติกมากขึ้น อคติ DC และความลึกการมอดูเลตของมอดูเลตสามารถส่งผลต่อความเรียบของการกระจายความถี่ออปติกได้
ทางคณิตศาสตร์ สัญญาณหลังจากที่สนามแสงถูกมอดูเลตโดยตัวมอดูเลเตอร์คือ:
จะเห็นได้ว่าสนามแสงขาออกคือการกระจายความถี่แสงที่มีช่วงความถี่ WRF และความเข้มของฟันการกระจายความถี่แสงนั้นสัมพันธ์กับกำลังแสง DFB โดยจำลองความเข้มของแสงที่ผ่านตัวปรับสัญญาณ MZMเครื่องปรับเฟส PMจากนั้นจึงทำ FFT เพื่อให้ได้สเปกตรัมการกระจายความถี่แสง รูปต่อไปนี้แสดงความสัมพันธ์โดยตรงระหว่างความเรียบของความถี่แสงกับความเอนเอียง DC ของตัวปรับสัญญาณและความลึกของการปรับสัญญาณตามการจำลองนี้
รูปต่อไปนี้แสดงแผนภาพสเปกตรัมจำลองโดยมีค่าไบอัส MZM DC เท่ากับ 0.6π และความลึกการมอดูเลตเท่ากับ 0.4π ซึ่งแสดงให้เห็นว่าความเรียบคือ น้อยกว่า 5dB
ด้านล่างนี้เป็นไดอะแกรมแพ็คเกจของโมดูเลเตอร์ MZM LN มีความหนา 500 นาโนเมตร ความลึกในการกัดคือ 260 นาโนเมตร และความกว้างของท่อนำคลื่นคือ 1.5 ไมโครเมตร ความหนาของอิเล็กโทรดทองคือ 1.2 ไมโครเมตร ความหนาของแผ่นหุ้มด้านบน SIO2 คือ 2 ไมโครเมตร
ต่อไปนี้คือสเปกตรัมของ OFC ที่ทดสอบแล้ว โดยมีฟันที่เบาบางทางแสง 13 ซี่และความเรียบ <2.4dB ความถี่การมอดูเลตคือ 5GHz และการโหลดพลังงาน RF ใน MZM และ PM คือ 11.24 dBm และ 24.96dBm ตามลำดับ จำนวนฟันของการกระตุ้นการกระจายความถี่แสงสามารถเพิ่มขึ้นได้โดยการเพิ่มพลังงาน PM-RF เพิ่มเติม และช่วงการกระจายความถี่แสงสามารถเพิ่มขึ้นได้โดยการเพิ่มความถี่การมอดูเลต
ข้างต้นนี้ใช้รูปแบบ LNOI เป็นพื้นฐาน และต่อไปนี้ใช้รูปแบบ IIIV เป็นพื้นฐาน แผนภาพโครงสร้างเป็นดังนี้: ชิปนี้รวมเลเซอร์ DBR, โมดูเลเตอร์ MZM, โมดูเลเตอร์เฟส PM, SOA และ SSC เข้าด้วยกัน ชิปตัวเดียวสามารถบรรลุการลดความถี่ออปติกที่มีประสิทธิภาพสูง
SMSR ของเลเซอร์ DBR คือ 35dB ความกว้างเส้นคือ 38MHz และช่วงการปรับแต่งคือ 9nm
โมดูเลเตอร์ MZM ใช้สร้างไซด์แบนด์ที่มีความยาว 1 มม. และแบนด์วิดท์เพียง 7GHz@3dB เท่านั้น โดยจำกัดส่วนใหญ่โดยความไม่ตรงกันของอิมพีแดนซ์ การสูญเสียแสงสูงถึง 20dB@-8B ไบอัส
ความยาว SOA คือ 500µm ซึ่งใช้เพื่อชดเชยการสูญเสียความแตกต่างของออปติกมอดูเลชั่น และแบนด์วิดท์สเปกตรัมคือ 62nm@3dB@90mA SSC ในตัวที่เอาต์พุตช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการเชื่อมต่อของชิป (ประสิทธิภาพการเชื่อมต่อคือ 5dB) กำลังเอาต์พุตสุดท้ายคือประมาณ −7dBm
เพื่อสร้างการกระจายความถี่ออปติคอล ความถี่การมอดูเลต RF ที่ใช้คือ 2.6GHz กำลังไฟคือ 24.7dBm และ Vpi ของมอดูเลเตอร์เฟสคือ 5V รูปด้านล่างคือสเปกตรัมโฟโตโฟบิกที่ได้โดยมีฟันโฟโตโฟบิก 17 ซี่ที่ 10dB และ SNSR สูงกว่า 30dB
โครงร่างนี้มีไว้สำหรับการส่งสัญญาณไมโครเวฟ 5G และภาพต่อไปนี้คือส่วนประกอบสเปกตรัมที่ตรวจพบโดยเครื่องตรวจจับแสง ซึ่งสามารถสร้างสัญญาณ 26G ด้วยความถี่ 10 เท่า ไม่ได้ระบุไว้ที่นี่
โดยสรุป ความถี่แสงที่สร้างขึ้นโดยวิธีนี้มีช่วงความถี่ที่เสถียร สัญญาณรบกวนเฟสต่ำ กำลังไฟฟ้าสูง และบูรณาการได้ง่าย แต่ก็มีปัญหาหลายประการเช่นกัน สัญญาณ RF ที่โหลดบน PM ต้องใช้พลังงานจำนวนมาก ใช้พลังงานค่อนข้างมาก และช่วงความถี่ถูกจำกัดด้วยอัตราการมอดูเลต สูงถึง 50GHz ซึ่งต้องใช้ช่วงความยาวคลื่นที่ใหญ่กว่า (โดยทั่วไป >10nm) ในระบบ FR8 การใช้งานที่จำกัด ความเรียบของกำลังไฟฟ้ายังไม่เพียงพอ
เวลาโพสต์ : 19 มี.ค. 2567