Por altrapida kohera komunikado kompakta silicio-bazita optoelektronika IQ-modulatoro

Kompakta silicio-bazita optoelektronikaIQ -ModulatoroPor altrapida kohera komunikado
La kreskanta postulo pri pli altaj datumtransportaj indicoj kaj pli energi-efikaj transceiveroptikaj modulatoroj. Silicio-bazita Optoelectronic Technology (SIPH) fariĝis promesplena platformo por integri diversajn fotonajn komponentojn sur ununuran blaton, ebligante kompaktajn kaj kostefikajn solvojn. Ĉi tiu artikolo esploros novan portanton subpremitan Silicon IQ -modulatoron bazitan sur Gesi EAMS, kiu povas funkcii ofte de ĝis 75 GBAUD.
Aparata Dezajno kaj Karakterizaĵoj
La proponita IQ -modulatoro adoptas kompaktan tri brakan strukturon, kiel montrite en Figuro 1 (a). Kunmetita de tri Gesi EAM kaj tri termo -optikaj fazaj ŝoviloj, adoptante simetrian agordon. La eniga lumo estas kunigita en la blaton tra krada kupolilo (GC) kaj egale dividita en tri vojojn tra 1 × 3 multimoda interferometro (MMI). Pasinte tra la modulatoro kaj fazo-ŝovilo, la lumo estas rekombinita per alia 1 × 3 MMI kaj tiam kunigita al unu-reĝima fibro (SSMF).


Figuro 1: (a) mikroskopa bildo de IQ -modulatoro; (b) - (d) EO S21, estingo -rilatuma spektro, kaj transdono de ununura Gesi EAM; (e) Skema diagramo de IQ -modulatoro kaj responda optika fazo de fazo -ŝovilo; (F) reprezentado de portanta forigo sur la kompleksa ebeno. Kiel montrite en Figuro 1 (b), Gesi EAM havas larĝan elektro-optikan larĝan bandon. Figuro 1 (b) mezuris la S21 -parametron de ununura Gesi EAM -teststrukturo uzante 67 GHz -optikan komponentan analizilon (LCA). Figuroj 1 (c) kaj 1 (d) respektive bildigas la statikajn estingajn rilatumon (ER) spektrojn ĉe malsamaj DC -tensioj kaj la transdono je ondolongo de 1555 nanometroj.
Kiel montrite en Figuro 1 (e), la ĉefa trajto de ĉi tiu dezajno estas la kapablo subpremi optikajn portantojn alĝustigante la integritan fazan ŝanĝon en la meza brako. La fazo -diferenco inter la supraj kaj malsuperaj brakoj estas π/2, uzata por kompleksa agordo, dum la fazo -diferenco inter la meza brako estas -3 π/4. Ĉi tiu agordo permesas detruan enmiksiĝon al la portanto, kiel montras la kompleksa ebeno de Figuro 1 (f).
Eksperimenta aranĝo kaj rezultoj
La altrapida eksperimenta aranĝo estas montrita en Figuro 2 (a). Arbitra ondforma generatoro (Keysight M8194A) estas uzata kiel la signalfonto, kaj du 60 GHz -fazo kongruitaj RF -amplifiloj (kun integritaj biasaj teoj) estas uzataj kiel modulatoroj. La biasa tensio de Gesi EAM estas -2,5 V, kaj fazo kongruita kun RF -kablo estas uzata por minimumigi elektran fazon inter la I kaj Q -kanaloj.
Figuro 2: (a) Altrapida eksperimenta aranĝo, (b) portanta forigo ĉe 70 GBAUD, (c) erara indico kaj datuma indico, (d) konstelacio ĉe 70 GBAUD. Uzu komercan eksteran kavan laseron (ECL) kun linia larĝo de 100 kHz, ondolongo de 1555 nm, kaj potenco de 12 dBm kiel la optika portanto. Post modulado, la optika signalo estas amplifita uzante anErbium-dopita fibra amplifilo(EDFA) por kompensi sur-ĉifonajn kunigajn perdojn kaj modulatorajn enmetajn perdojn.
Ĉe la ricevanta fino, optika spektra analizilo (OSA) monitoras la signalan spektron kaj portantan forigon, kiel montrite en Figuro 2 (b) por 70 GBAUD -signalo. Uzu duoblan polarizan koheran ricevilon por ricevi signalojn, kiu konsistas el 90 -grada optika miksilo kaj kvar40 GHz -Ekvilibraj Fotodiodoj, kaj estas konektita al 33 GHz, 80 GSA/s reala tempo osciloskopo (RTO) (Keysight DSOZ634A). La dua ECL -fonto kun linia larĝo de 100 kHz estas uzata kiel loka oscilo (LO). Pro la dissendilo funkcianta en unuopaj polarizaj kondiĉoj, nur du elektronikaj kanaloj estas uzataj por analoga-cifereca konvertiĝo (ADC). La datumoj estas registritaj sur RTO kaj prilaboritaj per eksterreta cifereca signalprocesoro (DSP).
Kiel montrite en Figuro 2 (c), la IQ -modulilo estis testita uzante QPSK -modulan formaton de 40 GBAUD ĝis 75 GBAUD. La rezultoj indikas, ke sub 7% malmola decido antaŭen erara korektado (HD-FEC) kondiĉoj, la indico povas atingi 140 GB/s; Sub la kondiĉo de 20% milda decido antaŭen erara korekto (SD-FEC), la rapideco povas atingi 150 GB/s. La konstelacia diagramo ĉe 70 GBAUD estas montrita en Figuro 2 (d). La rezulto estas limigita per la larĝa bando de osciloskopo de 33 GHz, kiu samvaloras al signal -larĝa bando de proksimume 66 GBAUD.


Kiel montrite en Figuro 2 (b), la tri brako -strukturo povas efike subpremi optikajn portantojn kun blankiga indico superanta 30 dB. Ĉi tiu strukturo ne bezonas kompletan forigon de la portanto kaj ankaŭ povas esti uzata en riceviloj, kiuj postulas portantajn tonojn por reakiri signalojn, kiel Kramer Kronig (KK) riceviloj. La portanto povas esti alĝustigita per centra brako -fazo por atingi la deziratan portanton al flanka bando -proporcio (CSR).
Avantaĝoj kaj Aplikoj
Kompare kun tradiciaj modulatoroj de Mach Zehnder (MZM -Modulatoroj) kaj aliaj silicio-bazitaj optoelektronikaj IQ-modulatoroj, la proponita silicia IQ-modulatoro havas multoblajn avantaĝojn. Unue ĝi estas kompakta grandeco, pli ol 10 fojojn pli malgranda ol IQ -modulatoroj bazitaj surMach Zehnder -Modulatoroj(ekskludante ligajn kusenojn), tiel pliigante integriĝan densecon kaj reduktante ĉifonan areon. Due, la stakigita elektrodo -dezajno ne bezonas la uzon de finaj rezistiloj, tiel reduktante aparatan kapacitancon kaj energion por bito. Trie, la portanta foriga kapablo maksimumigas la redukton de transdona potenco, plibonigante plu energian efikecon.
Krome, la optika larĝa bando de Gesi EAM estas tre larĝa (pli ol 30 nanometroj), forigante la bezonon de multkanalaj retrosciigaj cirkvitoj kaj procesoroj por stabiligi kaj sinkronigi la resonancon de mikroondaj modulatoroj (MRMS), tiel simpligante la dezajnon.
Ĉi tiu kompakta kaj efika IQ-modulatoro tre taŭgas por venonta generacio, alta kanala kalkulo kaj malgrandaj koheraj transceivers en datumcentroj, ebligante pli altan kapablon kaj pli energi-efikan optikan komunikadon.
La portanto subpremis Silicon IQ-modulatoron elmontras bonegan agadon, kun datuma transdona indico de ĝis 150 GB/s sub 20% SD-FEC-kondiĉoj. Ĝia kompakta 3-braka strukturo bazita sur Gesi EAM havas signifajn avantaĝojn koncerne piedsignon, energian efikecon kaj projektan simplecon. Ĉi tiu modulatoro havas la kapablon subpremi aŭ ĝustigi la optikan portanton kaj povas esti integrigita kun kohera detekto kaj Kramer Kronig (KK) detektaj skemoj por multliniaj kompaktaj koheraj transceivers. La pruvitaj atingoj pelas la realigon de tre integritaj kaj efikaj optikaj transceivers por plenumi la kreskantan postulon pri altkapacita datuma komunikado en datumcentroj kaj aliaj kampoj.


Afiŝotempo: Jan-21-2025