Eng yangi ultra yuqori yo'q bo'lib ketish nisbati elektro-optik modulyator

Eng yangiultra yuqori yo'q bo'lib ketish nisbati elektro-optik modulyator

Chipdagi elektro-optik modulyatorlar (kremniy asosidagi, triquinoid, yupqa plyonkali lityum niobat va boshqalar) ixchamlik, yuqori tezlik va kam quvvat iste'moli afzalliklariga ega, ammo ultra yuqori so'nish nisbati bilan dinamik intensivlik modulyatsiyasiga erishish uchun hali ham katta qiyinchiliklar mavjud. Yaqinda Xitoy universiteti qoshidagi optik tolali zondlash boʻyicha qoʻshma tadqiqot markazi tadqiqotchilari kremniy substratlarda ultra yuqori yoʻq boʻlib ketish nisbati boʻlgan elektro-optik modulyatorlar sohasida katta yutuqni amalga oshirdi. Yuqori tartibli optik filtr tuzilishiga asoslanib, chipdagi kremniyelektro-optik modulyator68 dB gacha bo'lgan so'nish koeffitsienti birinchi marta amalga oshirildi. Hajmi va quvvat iste'moli an'anaviydan ikki baravar kichikroqAOM modulyatori, va qurilmani qo'llash imkoniyati laboratoriya DAS tizimida tekshiriladi.

1-rasm Ultra uchun sinov qurilmasining sxematik diagrammasiyuqori yo'q bo'lib ketish nisbati elektro-optik modulyator

Silikon asosidagielektro-optik modulyatorulangan mikroring filtri tuzilishiga asoslangan klassik elektr filtriga o'xshaydi. Elektro-optik modulyator to'rtta kremniy asosidagi mikroring rezonatorlarni ketma-ket ulash orqali tekis tarmoqli o'tkazuvchan filtrlash va yuqori diapazondan tashqari rad etish nisbatiga (>60 dB) erishadi. Har bir mikroringdagi Pin tipidagi elektro-optik faza o'zgartirgich yordamida modulyatorning o'tkazuvchanlik spektrini past kuchlanishda (<1,5 V) sezilarli darajada o'zgartirish mumkin. Yuqori diapazondan tashqarida rad etish koeffitsienti tik filtrning pastga tushish xususiyati bilan birgalikda rezonans to'lqin uzunligi yaqinidagi kirish nurining intensivligini juda katta kontrast bilan modulyatsiya qilish imkonini beradi, bu ultra yuqori so'nish koeffitsienti yorug'lik impulslarini ishlab chiqarish uchun juda qulaydir.

Elektro-optik modulyatorning modulyatsiya qobiliyatini tekshirish uchun jamoa birinchi navbatda ishlaydigan to'lqin uzunligidagi doimiy kuchlanish bilan qurilmaning o'tkazuvchanligi o'zgarishini namoyish etdi. Ko'rinib turibdiki, 1 V dan keyin o'tkazuvchanlik 60 dB dan keskin pasayadi. An'anaviy osiloskopni kuzatish usullarining cheklanishi tufayli tadqiqot guruhi o'z-o'zidan heterodin shovqinini o'lchash usulini qo'llaydi va impuls modulyatsiyasi paytida modulyatorning ultra yuqori dinamik so'nish nisbatini tavsiflash uchun spektrometrning katta dinamik diapazonidan foydalanadi. Eksperimental natijalar shuni ko'rsatadiki, modulyatorning chiqish yorug'lik pulsi 68 dB gacha bo'lgan so'nish nisbati va bir nechta rezonans to'lqin uzunligi pozitsiyalari yaqinida 65 dB dan ortiq so'nish darajasiga ega. Batafsil hisob-kitoblardan so'ng, elektrodga yuklangan haqiqiy RF qo'zg'aysan kuchlanishi taxminan 1 V ni tashkil qiladi va modulyatsiya quvvati iste'moli atigi 3,6 mVtni tashkil qiladi, bu an'anaviy AOM modulyatorining quvvat sarfidan ikki baravar kichikroqdir.

DAS tizimida silikon asosidagi elektro-optik modulyatorni qo'llash chipdagi modulyatorni qadoqlash orqali to'g'ridan-to'g'ri aniqlash DAS tizimiga qo'llanilishi mumkin. Umumiy mahalliy-signalli heterodin interferometriyasidan farqli o'laroq, ushbu tizimda muvozanatsiz Mishelson interferometriyasining demodulyatsiya rejimi qabul qilinadi, shuning uchun modulyatorning optik chastotali siljish effekti talab qilinmaydi. Sinusoidal tebranish signallari natijasida yuzaga kelgan faza o'zgarishlari an'anaviy IQ demodulyatsiyasi algoritmidan foydalangan holda 3 ta kanalning Rayleigh tarqoq signallarini demodulyatsiya qilish orqali muvaffaqiyatli tiklanadi. Natijalar SNR taxminan 56 dB ekanligini ko'rsatadi. Signal chastotasi ± 100 Gts diapazonida sensor tolasining butun uzunligi bo'ylab quvvat spektral zichligi taqsimoti qo'shimcha ravishda o'rganiladi. Tebranish holati va chastotasidagi ko'zga ko'ringan signaldan tashqari, boshqa fazoviy joylarda ma'lum quvvat spektral zichligi javoblari mavjudligi kuzatiladi. ±10 Gts diapazonida va tebranish holatidan tashqarida o'zaro shovqin shovqini tolaning uzunligi bo'ylab o'rtacha hisoblanadi va kosmosdagi o'rtacha SNR 33 dB dan kam emas.

2-rasm

optik tolali taqsimlangan akustik sezish tizimining sxematik diagrammasi.

b Demodulyatsiyalangan signal quvvati spektral zichligi.

c, d sensorli tola bo'ylab quvvat spektral zichligi taqsimotiga yaqin tebranish chastotalari.

Ushbu tadqiqot birinchi bo'lib kremniyda ultra yuqori yo'q bo'lib ketish nisbati (68 dB) bo'lgan elektro-optik modulyatorga erishildi va DAS tizimlariga muvaffaqiyatli qo'llaniladi va tijorat AOM modulyatoridan foydalanish ta'siri juda yaqin va hajmi va quvvat iste'moli ikkinchisiga qaraganda ikki baravar kichikdir, bu keyingi avlod miniatyuralashtirilgan, past quvvatli sensorli tizimlarda asosiy rol o'ynashi kutilmoqda. Bundan tashqari, CMOS keng ko'lamli ishlab chiqarish jarayoni va kremniy asosidagi chipdagi integratsiya qobiliyati.optoelektron qurilmalarChipga taqsimlangan tolali sezgir tizimlarga asoslangan arzon narxlardagi, ko'p qurilmali monolitik integratsiyalashgan modullarning yangi avlodini rivojlantirishga katta yordam berishi mumkin.