Компакт кремний негизиндеги оптоэлектроникаIQ модуляторужогорку ылдамдыктагы ырааттуу байланыш үчүн
Маалымат борборлорунда маалыматтарды берүүнүн жогорку ылдамдыгына жана энергияны үнөмдөөчү трансиверлерге болгон суроо-талаптын өсүшү компакттуу жогорку өндүрүмдүүлүктү иштеп чыгууга түрткү болду.оптикалык модуляторлор. Кремнийге негизделген оптоэлектрондук технология (SiPh) ар кандай фотоникалык компоненттерди бир чипке интеграциялоо үчүн компакттуу жана үнөмдүү чечимдерди чыгаруу үчүн келечектүү платформа болуп калды. Бул макалада GeSi EAMs негизиндеги кремний IQ модулятору басылган, 75 Гбаудка чейин жыштыкта иштей турган жаңы ташуучу изилденет.
Аппараттын дизайны жана мүнөздөмөлөрү
Сунушталган IQ модулятору 1 (а)-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, үч колдуу компакт түзүлүштү кабыл алат. Симметриялуу конфигурацияны кабыл алган үч GeSi EAM жана үч термооптикалык фаза алмаштыргычтардан турат. Киргизүүчү жарык чипке торлуу бириктиргич (GC) аркылуу кошулат жана 1×3 мультимодулуу интерферометр (MMI) аркылуу үч жолго бирдей бөлүнөт. Модулятор жана фазалык алмаштыргыч аркылуу өткөндөн кийин, жарык дагы 1 × 3 MMI менен рекомбинацияланат жана андан кийин бир режимдик була (SSMF) менен бириктирилет.
1-сүрөт: (а) IQ модуляторунун микроскопиялык сүрөтү; (b) – (г) EO S21, өчүү коэффициенти спектри жана бир GeSi EAM өткөргүчтүгү; (e) IQ модуляторунун схемалык схемасы жана фазалык жылдыргычтын тиешелүү оптикалык фазасы; (f) Татаал тегиздикте ташуучунун басылышын көрсөтүү. 1 (b)-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, GeSi EAM кең электро-оптикалык өткөрүү жөндөмдүүлүгүнө ээ. Сүрөт 1 (b) 67 ГГц оптикалык компонент анализаторун (LCA) колдонуу менен бир GeSi EAM сыноо структурасынын S21 параметрин ченеди. 1 (c) жана 1 (d) сүрөттөрү тиешелүүлүгүнө жараша туруктуу токтун ар кандай чыңалууларында статикалык өчүү катышы (ER) спектрин жана 1555 нанометр толкун узундугунда өткөрүүнү сүрөттөйт.
1 (e)-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, бул конструкциянын негизги өзгөчөлүгү ортоңку колдогу интегралдык фаза алмаштыргычты тууралоо аркылуу оптикалык алып жүрүүчүлөрдү басуу мүмкүнчүлүгү болуп саналат. Үстүнкү жана төмөнкү колдордун ортосундагы фаза айырмасы π/2, татаал тюнинг үчүн колдонулат, ал эми ортоңку колдун ортосундагы фаза айырмасы -3 π/4. Бул конфигурация 1 (f)-сүрөттүн комплекстүү тегиздигинде көрсөтүлгөндөй, ташуучуга кыйратуучу кийлигишүүгө мүмкүндүк берет.
Эксперименттик орнотуу жана натыйжалар
Жогорку ылдамдыктагы эксперименталдык орнотуу 2 (а)-сүрөттө көрсөтүлгөн. Сигнал булагы катары ыктыярдуу толкун формасынын генератору (Keysight M8194A) жана модулятордун драйверлери катары эки 60 ГГц фазага шайкеш келген RF күчөткүчтөрү (интегралдык кыйшаюусу бар) колдонулат. GeSi EAMдин кыйшаюусунун чыңалуусу -2,5 В жана фазага дал келген RF кабели I жана Q каналдарынын ортосундагы электр фазасынын дал келбестигин азайтуу үчүн колдонулат.
2-сүрөт: (а) Жогорку ылдамдыктагы эксперименталдык орнотуу, (б) 70 Гбаудда операторду басуу, (в) Ката ылдамдыгы жана маалымат ылдамдыгы, (г) 70 Гбауддагы Constellation. Оптикалык алып жүрүүчү катары линия туурасы 100 кГц, толкун узундугу 1555 нм жана кубаттуулугу 12 дБм болгон коммерциялык тышкы боштук лазерин (ECL) колдонуңуз. Модуляциядан кийин оптикалык сигналдын жардамы менен күчөтүлөтэрбий кошулган була күчөткүч(EDFA).
Кабыл алуу жагында Оптикалык спектр анализатору (OSA) 70 Гбауд сигналы үчүн 2 (b)-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, сигнал спектрин жана ташуучунун басылышын көзөмөлдөйт. Сигналдарды кабыл алуу үчүн кош поляризациялуу когеренттүү кабылдагычты колдонуңуз, ал 90 градустук оптикалык аралаштыргычтан жана төрттөн турат.40 ГГц тең салмактуу фотодиоддор, жана 33 ГГц, 80 ГСа/с реалдуу убакыттагы осциллографка (RTO) туташкан (Keysight DSOZ634A). 100 кГц линиясынын экинчи ECL булагы локалдык осциллятор (LO) катары колдонулат. Өткөргүч бир поляризация шартында иштегендиктен, аналогдук-санариптик өзгөртүү (ADC) үчүн эки гана электрондук канал колдонулат. Маалыматтар RTOга жазылат жана оффлайн санариптик сигнал процессорунун (DSP) жардамы менен иштетилет.
2 (c)-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, IQ модулятору QPSK модуляция форматын колдонуу менен 40 Гбауддан 75 Гбаудга чейин сыналган. Натыйжалар 7% катуу чечимди алдыга ката оңдоо (HD-FEC) шарттарында ылдамдыгы 140 Гб/сек жетиши мүмкүн экенин көрсөтүп турат; 20% жумшак чечимди алдыга ката оңдоо шартында (SD-FEC), ылдамдыгы 150 Гб / с жетиши мүмкүн. 70 Гбауддагы жылдыздардын диаграммасы 2-сүрөттө (г) көрсөтүлгөн. Натыйжа осциллографтын 33 ГГц өткөрүү жөндөмдүүлүгү менен чектелген, бул болжол менен 66 Гбауд сигнал өткөрүү жөндөмдүүлүгүнө барабар.
2 (b)-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, үч колдун түзүлүшү 30 дБ ашкан боштук ылдамдыгы менен оптикалык алып жүрүүчүлөрдү эффективдүү түрдө баса алат. Бул структура алып жүрүүчүнү толук басууну талап кылбайт жана ошондой эле сигналдарды калыбына келтирүү үчүн ташуучу обондорду талап кылган кабыл алгычтарда колдонулушу мүмкүн, мисалы, Крамер Крониг (КК) кабылдагычтары. Каалаган ташуучунун каптал тилкесинин катышына (CSR) жетүү үчүн алып жүрүүчүнү борбордук кол фазасы алмаштыргыч аркылуу жөнгө салууга болот.
Артыкчылыктары жана Колдонмолору
Салттуу Mach Zehnder модуляторлору менен салыштырганда (MZM модуляторлору) жана башка кремний негизиндеги оптоэлектрондук IQ модулятору, сунушталган кремний IQ модулятору бир нече артыкчылыктарга ээ. Биринчиден, ал компакттуу, анын негизинде IQ модуляторлорунан 10 эсе кичинеMach Zehnder модуляторлору(байланыш төшөктөрүн кошпогондо), ошентип интеграциянын тыгыздыгын жогорулатат жана чиптин аянтын азайтат. Экинчиден, кабатталган электроддун дизайны терминалдык резисторлорду колдонууну талап кылбайт, ошону менен аппараттын сыйымдуулугун жана бит үчүн энергияны азайтат. Үчүнчүдөн, ташуучу басуу жөндөмү энергиянын натыйжалуулугун андан ары жогорулатуу, берүү күчүн максималдуу кыскартат.
Кошумчалай кетсек, GeSi EAM оптикалык өткөрүү жөндөмдүүлүгү өтө кенен (30 нанометрден ашык), микротолкундуу модуляторлордун (MRM) резонанстарын турукташтыруу жана синхрондоштуруу үчүн көп каналдуу кайтарым байланышты башкаруу схемаларына жана процессорлорго муктаждыкты жокко чыгарат, ошону менен дизайнды жөнөкөйлөтөт.
Бул компакттуу жана эффективдүү IQ модулятору кийинки муундун, каналдардын саны жогору жана маалымат борборлорундагы чакан когеренттүү трансиверлер үчүн абдан ылайыктуу, бул жогорку кубаттуулукту жана энергияны үнөмдөөчү оптикалык байланышты камсыз кылат.
Ташуучу басылган кремний IQ модулятору 20% SD-FEC шарттарында 150 Гб/сек чейин маалымат берүү ылдамдыгы менен эң сонун иштешин көрсөтөт. Анын GeSi EAM негизиндеги 3 колдуу компакт түзүмү изи, энергияны үнөмдөө жана дизайндын жөнөкөйлүгү жагынан олуттуу артыкчылыктарга ээ. Бул модулятор оптикалык алып жүрүүчүнү басуу же жөндөө мүмкүнчүлүгүнө ээ жана көп линиялуу компакт когеренттүү трансиверлер үчүн когеренттүү аныктоо жана Kramer Kronig (KK) аныктоо схемалары менен бириктирилиши мүмкүн. Көрсөтүлгөн жетишкендиктер маалымат борборлорунда жана башка тармактарда жогорку сыйымдуулуктагы маалымат байланышына өсүп жаткан суроо-талапты канааттандыруу үчүн жогорку интеграцияланган жана эффективдүү оптикалык трансиверлерди ишке ашырууга түрткү берет.
Посттун убактысы: январь-21-2025