Um esquema de adelgaçamento de frequência óptica baseado emModulador MZM
A dispersão de frequência óptica pode ser usada como um LiDAR.fonte de luzpara emitir e escanear simultaneamente em diferentes direções, podendo também ser usado como uma fonte de luz multi-comprimento de onda em FR4 800G, eliminando a estrutura MUX. Normalmente, as fontes de luz multi-comprimento de onda apresentam baixa potência ou encapsulamento inadequado, o que gera diversos problemas. O esquema apresentado hoje possui muitas vantagens e pode servir como referência. Seu diagrama estrutural é mostrado a seguir: Alta potêncialaser DFBA fonte de luz é uma luz contínua (CW) no domínio do tempo e de comprimento de onda único na frequência. Após passar por ummoduladorCom uma determinada frequência de modulação fRF, uma banda lateral será gerada, e o intervalo da banda lateral é a frequência modulada fRF. O modulador utiliza um modulador LNOI com um comprimento de 8,2 mm, conforme mostrado na Figura b. Após um longo trecho de alta potênciamodulador de faseA frequência de modulação também é fRF, e sua fase precisa fazer com que a crista ou o vale do sinal de RF e o pulso de luz estejam em relação um ao outro, resultando em um chirp grande, o que gera mais dentes ópticos. A polarização CC e a profundidade de modulação do modulador podem afetar a planicidade da dispersão de frequência óptica.
Matematicamente, o sinal após o campo de luz ser modulado pelo modulador é:
Pode-se observar que o campo óptico de saída é uma dispersão de frequência óptica com um intervalo de frequência de wrf, e a intensidade do dente da dispersão de frequência óptica está relacionada à potência óptica do DFB. Simulando a intensidade da luz que passa pelo modulador MZM emodulador de fase PMEm seguida, aplicando a FFT, obtém-se o espectro de dispersão de frequência óptica. A figura a seguir mostra a relação direta entre a planicidade da frequência óptica, a polarização CC do modulador e a profundidade de modulação, com base nessa simulação.
A figura a seguir mostra o diagrama espectral simulado com polarização MZM DC de 0,6π e profundidade de modulação de 0,4π, o que demonstra que sua planicidade é <5dB.
A seguir, apresenta-se o diagrama de encapsulamento do modulador MZM. A camada de LN possui 500 nm de espessura, a profundidade de gravação é de 260 nm e a largura da guia de onda é de 1,5 µm. A espessura do eletrodo de ouro é de 1,2 µm e a espessura da camada superior de revestimento de SiO₂ é de 2 µm.
A seguir, apresenta-se o espectro do OFC testado, com 13 dentes opticamente esparsos e planicidade <2,4dB. A frequência de modulação é de 5GHz e a potência de RF aplicada no MZM e no PM é de 11,24 dBm e 24,96 dBm, respectivamente. O número de dentes de excitação da dispersão de frequência óptica pode ser aumentado elevando-se ainda mais a potência de RF do PM, e o intervalo de dispersão de frequência óptica pode ser aumentado elevando-se a frequência de modulação. [imagem]
O exposto acima baseia-se no esquema LNOI, e o seguinte, no esquema IIIV. O diagrama de estrutura é o seguinte: O chip integra laser DBR, modulador MZM, modulador de fase PM, SOA e SSC. Um único chip pode alcançar alta performance em redução de frequência óptica.
A SMSR do laser DBR é de 35dB, a largura de linha é de 38MHz e a faixa de sintonia é de 9nm.
O modulador MZM é usado para gerar uma banda lateral com comprimento de 1 mm e largura de banda de apenas 7 GHz a 3 dB. Sua principal limitação é a incompatibilidade de impedância, com perda óptica de até 20 dB a -8 Ω de polarização.
O comprimento do SOA é de 500 µm, utilizado para compensar a perda por diferença óptica de modulação, e a largura de banda espectral é de 62 nm a 3 dB a 90 mA. O SSC integrado na saída melhora a eficiência de acoplamento do chip (eficiência de acoplamento de 5 dB). A potência de saída final é de aproximadamente −7 dBm.
Para produzir dispersão de frequência óptica, a frequência de modulação de RF utilizada é de 2,6 GHz, a potência é de 24,7 dBm e a tensão Vpi do modulador de fase é de 5 V. A figura abaixo mostra o espectro fotofóbico resultante com 17 pontos de luz fotofóbica a 10 dB e uma relação sinal-ruído (SNSR) superior a 30 dB.
O esquema destina-se à transmissão de micro-ondas 5G, e a figura seguinte mostra o componente do espectro detectado pelo detector de luz, que pode gerar sinais 26G com uma frequência 10 vezes maior. (Aqui, não é mencionado o valor exato.)
Em resumo, a frequência óptica gerada por este método apresenta intervalo de frequência estável, baixo ruído de fase, alta potência e fácil integração, mas também apresenta alguns problemas. O sinal de RF carregado no PM requer alta potência, resultando em um consumo de energia relativamente elevado, e o intervalo de frequência é limitado pela taxa de modulação, chegando a 50 GHz, o que exige um intervalo de comprimento de onda maior (geralmente >10 nm) no sistema FR8. Isso limita seu uso e a planicidade da potência ainda não é suficiente.
Data da publicação: 19/03/2024