Silikon asosidagi ixcham optoelektronikIQ modulyatoriyuqori tezlikdagi izchil aloqa uchun
Ma'lumotlar markazlarida yuqori ma'lumotlarni uzatish tezligi va energiyani tejovchi transmitterlarga bo'lgan talab ortib borayotgani ixcham yuqori unumdorlikni rivojlantirishga turtki bo'ldi.optik modulyatorlar. Silikon asosidagi optoelektronik texnologiya (SiPh) turli xil fotonik komponentlarni bitta chipga integratsiyalash uchun ixcham va tejamkor echimlar yaratish uchun istiqbolli platformaga aylandi. Ushbu maqola 75 Gbaudgacha chastotada ishlay oladigan GeSi EAMs asosidagi yangi tashuvchi bostirilgan silikon IQ modulyatorini o'rganadi.
Qurilmaning dizayni va xususiyatlari
Taklif etilgan IQ modulyatori 1 (a)-rasmda ko'rsatilganidek, ixcham uchta qo'l tuzilishini qabul qiladi. Nosimmetrik konfiguratsiyani qabul qiluvchi uchta GeSi EAM va uchta termooptik faza almashtirgichdan iborat. Kirish chirog'i panjara ulash moslamasi (GC) orqali chipga ulanadi va 1 × 3 multimodli interferometr (MMI) orqali teng ravishda uchta yo'lga bo'linadi. Modulyator va faza almashtirgichdan o'tgandan so'ng, yorug'lik yana 1 × 3 MMI tomonidan qayta birlashtiriladi va keyin bir rejimli tolaga (SSMF) ulanadi.
1-rasm: (a) IQ modulyatorining mikroskopik tasviri; (b) – (d) EO S21, so‘nish nisbati spektri va yagona GeSi EAM o‘tkazuvchanligi; (e) IQ modulyatorining sxematik diagrammasi va faza almashtirgichning mos optik fazasi; (f) Kompleks tekislikda tashuvchini bostirish tasviri. Shakl 1 (b) da ko'rsatilganidek, GeSi EAM keng elektro-optik tarmoqli kengligiga ega. Shakl 1 (b) 67 gigagertsli optik komponentlar analizatori (LCA) yordamida bitta GeSi EAM sinov strukturasining S21 parametrini o'lchadi. Shakllar 1 (c) va 1 (d) mos ravishda turli xil doimiy kuchlanishdagi statik so'nish nisbati (ER) spektrlarini va 1555 nanometr to'lqin uzunligida uzatishni tasvirlaydi.
Shakl 1 (e) da ko'rsatilganidek, ushbu dizaynning asosiy xususiyati o'rta qo'ldagi o'rnatilgan faza o'tkazgichni sozlash orqali optik tashuvchilarni bostirish qobiliyatidir. Yuqori va pastki qo'llar orasidagi fazalar farqi p/2 bo'lib, murakkab sozlash uchun ishlatiladi, o'rta qo'l o'rtasidagi fazalar farqi esa -3 p/4 ni tashkil qiladi. Ushbu konfiguratsiya 1-rasm (f) ning murakkab tekisligida ko'rsatilganidek, tashuvchiga halokatli aralashuvga imkon beradi.
Eksperimental o'rnatish va natijalar
Yuqori tezlikdagi eksperimental o'rnatish 2-rasmda ko'rsatilgan (a). Signal manbai sifatida o'zboshimchalik bilan to'lqin shakli generatori (Keysight M8194A) ishlatiladi va modulyator drayverlari sifatida ikkita 60 gigagertsli fazaga mos keladigan RF kuchaytirgichlari (o'rnatilgan chiziqli tee bilan) ishlatiladi. GeSi EAM ning kuchlanishi -2,5 V ni tashkil qiladi va I va Q kanallari o'rtasidagi elektr fazalarining mos kelmasligini kamaytirish uchun fazaga mos keladigan RF kabeli ishlatiladi.
2-rasm: (a) Yuqori tezlikdagi eksperimental sozlash, (b) 70 Gbaudda tashuvchini bostirish, (c) Xato tezligi va maʼlumot uzatish tezligi, (d) 70 Gbaudda Constellation. Optik tashuvchi sifatida chiziq kengligi 100 kHz, to'lqin uzunligi 1555 nm va quvvati 12 dBm bo'lgan tijorat tashqi bo'shliq lazeridan (ECL) foydalaning. Modulyatsiyadan so'ng optik signal a yordamida kuchaytiriladierbiy qo'shilgan tolali kuchaytirgich(EDFA) chipdagi ulanish yo'qotishlarini va modulyatorni kiritish yo'qotishlarini qoplash uchun.
Qabul qiluvchi uchida Optik Spektr Analizatori (OSA) 70 Gbaud signali uchun 2-rasm (b) da ko'rsatilganidek, signal spektrini va tashuvchini bostirishni nazorat qiladi. Signallarni qabul qilish uchun 90 darajali optik mikser va to'rttadan iborat ikkita polarizatsiyali kogerent qabul qiluvchidan foydalaning.40 gigagertsli muvozanatli fotodiodlar, va 33 gigagertsli, 80 GSa/s real vaqtda osiloskopga (RTO) (Keysight DSOZ634A) ulangan. 100 kHz chiziq kengligi bo'lgan ikkinchi ECL manbai mahalliy osilator (LO) sifatida ishlatiladi. Transmitterning yagona polarizatsiya sharoitida ishlashi tufayli analogdan raqamliga o'tkazish (ADC) uchun faqat ikkita elektron kanal ishlatiladi. Ma'lumotlar RTO-ga yozib olinadi va oflayn raqamli signal protsessor (DSP) yordamida qayta ishlanadi.
Shakl 2 (c) da ko'rsatilganidek, IQ modulyatori QPSK modulyatsiya formati yordamida 40 Gbauddan 75 Gbaudgacha sinovdan o'tkazildi. Natijalar shuni ko'rsatadiki, 7% qattiq qaror qabul qilish xatosini tuzatish (HD-FEC) sharoitida tezlik 140 Gb / s ga yetishi mumkin; 20% yumshoq qaror qabul qilish xatosini tuzatish (SD-FEC) sharti bilan tezlik 150 Gb/s ga yetishi mumkin. 70 Gbauddagi yulduz turkumi diagrammasi 2-rasmda ko'rsatilgan (d). Natija 33 gigagertsli osiloskop tarmoqli kengligi bilan cheklanadi, bu taxminan 66 Gbaud signal o'tkazish qobiliyatiga teng.
Shakl 2 (b) da ko'rsatilganidek, uchta qo'l tuzilishi 30 dB dan ortiq bo'shlik tezligi bilan optik tashuvchilarni samarali ravishda bostirishi mumkin. Ushbu struktura tashuvchini to'liq bostirishni talab qilmaydi va Kramer Kronig (KK) qabul qiluvchilari kabi signallarni qayta tiklash uchun tashuvchi ohanglarini talab qiluvchi qabul qiluvchilarda ham qo'llanilishi mumkin. Kerakli tashuvchining yon tarmoqli nisbatiga (CSR) erishish uchun tashuvchi markaziy qo'l fazasini o'zgartirgich orqali sozlanishi mumkin.
Afzalliklar va ilovalar
An'anaviy Mach Zehnder modulyatorlari bilan solishtirganda (MZM modulyatorlari) va boshqa kremniyga asoslangan optoelektronik IQ modulyatorlari, tavsiya etilgan silikon IQ modulyatori bir nechta afzalliklarga ega. Birinchidan, u ixcham o'lchamga ega, IQ modulyatorlariga qaraganda 10 baravar kichikroqMach Zehnder modulyatorlari(biriktiruvchi prokladkalar bundan mustasno), shuning uchun integratsiya zichligini oshiradi va chip maydonini kamaytiradi. Ikkinchidan, to'plangan elektrod dizayni terminal rezistorlaridan foydalanishni talab qilmaydi, bu esa qurilmaning sig'imini va bit uchun energiyani kamaytiradi. Uchinchidan, tashuvchini bostirish qobiliyati uzatish quvvatini maksimal darajada kamaytiradi, energiya samaradorligini yanada oshiradi.
Bundan tashqari, GeSi EAM ning optik tarmoqli kengligi juda keng (30 nanometrdan ortiq), mikroto'lqinli modulyatorlarning (MRM) rezonansini barqarorlashtirish va sinxronlashtirish uchun ko'p kanalli qayta aloqani boshqarish sxemalari va protsessorlariga ehtiyojni yo'q qiladi va shu bilan dizaynni soddalashtiradi.
Ushbu ixcham va samarali IQ modulyatori yangi avlod, yuqori kanallar soni va ma'lumotlar markazlaridagi kichik kogerent qabul qiluvchilar uchun juda mos keladi, bu esa yuqori sig'im va energiyani tejaydigan optik aloqani ta'minlaydi.
Tashuvchi bostirilgan kremniy IQ modulyatori 20% SD-FEC sharoitida 150 Gb/s gacha ma’lumotlarni uzatish tezligi bilan mukammal ishlash ko‘rsatkichlarini namoyish etadi. Uning GeSi EAM asosidagi ixcham 3 qo‘lli strukturasi oyoq izi, energiya tejamkorligi va dizaynning soddaligi nuqtai nazaridan muhim afzalliklarga ega. Ushbu modulyator optik tashuvchini bostirish yoki sozlash qobiliyatiga ega va kogerent aniqlash va ko'p qatorli ixcham kogerent qabul qiluvchilar uchun Kramer Kronig (KK) aniqlash sxemalari bilan birlashtirilishi mumkin. Ko'rsatilgan yutuqlar ma'lumotlar markazlari va boshqa sohalarda yuqori sig'imli ma'lumotlar almashinuviga bo'lgan talabni qondirish uchun yuqori darajada integratsiyalangan va samarali optik transiverlarni amalga oshirishga yordam beradi.
Yuborilgan vaqt: 21-yanvar-2025