Eng so'nggisiultra yuqori yo'q bo'lib ketish nisbati elektro-optik modulyator
Chipdagi elektro-optik modulyatorlar (kremniy asosidagi, trixinoid, yupqa plyonkali lityum niobati va boshqalar) ixchamlik, yuqori tezlik va kam quvvat sarfi kabi afzalliklarga ega, ammo ultra yuqori yo'q bo'lib ketish nisbati bilan dinamik intensivlik modulyatsiyasiga erishishda hali ham katta qiyinchiliklar mavjud. Yaqinda Xitoy universitetidagi optik tolali sezgirlik bo'yicha qo'shma tadqiqot markazi tadqiqotchilari kremniy substratlarida ultra yuqori yo'q bo'lib ketish nisbati elektro-optik modulyatorlari sohasida katta yutuqlarga erishdilar. Yuqori tartibli optik filtr tuzilishiga asoslanib, chipdagi kremniyelektro-optik modulyatorbirinchi marta 68 dB gacha bo'lgan o'chirish nisbati amalga oshirildi. Hajmi va quvvat sarfi an'anaviynikidan ikki baravar kichik.AOM modulyatori, va qurilmaning qo'llanilishi laboratoriya DAS tizimida tekshiriladi.
1-rasm Ultra sinov qurilmasining sxematik diagrammasiyuqori yo'qolish nisbati elektro-optik modulyator
Silikon asosidagielektro-optik modulyatorUlangan mikrohalqali filtr tuzilishiga asoslangan holda klassik elektr filtrga o'xshaydi. Elektro-optik modulyator to'rtta kremniy asosidagi mikrohalqali rezonatorlarning ketma-ket ulanishi orqali tekis polosali filtrlash va yuqori polosali rad etish nisbatiga (>60 dB) erishadi. Har bir mikrohalqadagi Pin tipidagi elektro-optik fazali o'tkazgich yordamida modulyatorning o'tkazuvchanlik spektri past qo'llaniladigan kuchlanishda (<1,5 V) sezilarli darajada o'zgarishi mumkin. Polosali rad etishning yuqori nisbati tik filtrning pastga siljish xususiyati bilan birgalikda rezonans to'lqin uzunligi yaqinidagi kirish yorug'ligining intensivligini juda katta kontrast bilan modulyatsiya qilish imkonini beradi, bu esa ultra yuqori yo'qolish nisbati yorug'lik impulslarini ishlab chiqarishga juda qulaydir.
Elektro-optik modulyatorning modulyatsiya qobiliyatini tekshirish uchun guruh avvalo qurilmaning o'tkazuvchanligining ishchi to'lqin uzunligidagi doimiy tok kuchlanishi bilan o'zgarishini namoyish etdi. Ko'rinib turibdiki, 1 V dan keyin o'tkazuvchanlik 60 dB dan keskin pasayadi. An'anaviy osiloskop kuzatuv usullarining cheklanganligi sababli, tadqiqot guruhi o'z-o'zidan geterodin aralashuvini o'lchash usulini qo'llaydi va impulsli modulyatsiya paytida modulyatorning ultra yuqori dinamik yo'q bo'lish nisbatini tavsiflash uchun spektrometrning katta dinamik diapazonidan foydalanadi. Tajriba natijalari shuni ko'rsatadiki, modulyatorning chiqish yorug'lik impulsining yo'q bo'lish nisbati 68 dB gacha va bir nechta rezonansli to'lqin uzunligi pozitsiyalari yaqinida yo'q bo'lish nisbati 65 dB dan yuqori. Batafsil hisob-kitoblardan so'ng, elektrodga yuklangan haqiqiy RF haydovchi kuchlanishi taxminan 1 V ni tashkil qiladi va modulyatsiya quvvat sarfi atigi 3,6 mVt ni tashkil qiladi, bu an'anaviy AOM modulyatorining quvvat sarfidan ikki baravar kichik.
DAS tizimida kremniy asosidagi elektro-optik modulyatorni qo'llash chipdagi modulyatorni qadoqlash orqali to'g'ridan-to'g'ri aniqlash DAS tizimiga qo'llanilishi mumkin. Umumiy mahalliy signal geterodin interferometriyasidan farqli o'laroq, bu tizimda muvozanatsiz Michelson interferometriyasining demodulyatsiya rejimi qo'llaniladi, shuning uchun modulyatorning optik chastota siljishi effekti talab qilinmaydi. Sinusoidal tebranish signallari keltirib chiqaradigan faza o'zgarishlari an'anaviy IQ demodulyatsiya algoritmidan foydalangan holda 3 kanalning Rayleigh tarqoq signallarini demodulyatsiya qilish orqali muvaffaqiyatli tiklanadi. Natijalar shuni ko'rsatadiki, SNR taxminan 56 dB ni tashkil qiladi. Sensor tolasining butun uzunligi bo'ylab signal chastotasi ±100 Gts oralig'ida quvvat spektral zichligining taqsimoti qo'shimcha o'rganiladi. Tebranish pozitsiyasi va chastotasidagi ko'zga ko'ringan signaldan tashqari, boshqa fazoviy joylarda ham ma'lum quvvat spektral zichlik javoblari mavjudligi kuzatiladi. ±10 Gts diapazonida va tebranish pozitsiyasidan tashqarida o'zaro ta'sir shovqini tolaning uzunligi bo'ylab o'rtacha hisoblanadi va fazodagi o'rtacha SNR 33 dB dan kam emas.
2-rasm
Optik tolali taqsimlangan akustik sensor tizimining sxematik diagrammasi.
b Demodulyatsiyalangan signal quvvatining spektral zichligi.
c, d sensor tolasi bo'ylab quvvat spektral zichlik taqsimoti yaqinidagi tebranish chastotalari.
Ushbu tadqiqot kremniyda ultra yuqori yo'q bo'lish nisbati (68 dB) bo'lgan elektro-optik modulyatorga erishgan birinchi tadqiqot bo'lib, DAS tizimlariga muvaffaqiyatli qo'llanildi va tijorat AOM modulyatoridan foydalanish samarasi juda yaqin va hajmi va quvvat sarfi ikkinchisidan ikki baravar kichikroq bo'lib, bu keyingi avlod miniatyuralashtirilgan, kam quvvatli taqsimlangan tolali sensor tizimlarida muhim rol o'ynashi kutilmoqda. Bundan tashqari, kremniy asosidagi CMOS keng ko'lamli ishlab chiqarish jarayoni va chipga integratsiya qilish qobiliyati...optoelektron qurilmalarchipli taqsimlangan optik tolali sensor tizimlariga asoslangan arzon, ko'p qurilmali monolitik integratsiyalashgan modullarning yangi avlodini rivojlantirishga katta hissa qo'shishi mumkin.
Nashr vaqti: 2025-yil 18-mart