Эң акыркы өтө жогорку өчүү катышы бар электро-оптикалык модулятор

Эң акыркысыөтө жогорку өчүү катышы бар электро-оптикалык модулятор

Чиптеги электро-оптикалык модуляторлор (кремний негизиндеги, трихиноиддик, жука пленкалуу литий ниобаты ж.б.) компакттуулук, жогорку ылдамдык жана аз энергия керектөө артыкчылыктарына ээ, бирок өтө жогорку өчүү катышы менен динамикалык интенсивдүүлүк модуляциясына жетүү үчүн дагы эле чоң кыйынчылыктар бар. Жакында эле Кытай университетинин оптикалык була сезүү боюнча биргелешкен изилдөө борборунун изилдөөчүлөрү кремний субстраттарында өтө жогорку өчүү катышы бар электро-оптикалык модуляторлор жаатында чоң жетишкендикке жетишти. Жогорку тартиптеги оптикалык чыпка түзүлүшүнө негизделген чиптеги кремний...электро-оптикалык модуляторбиринчи жолу 68 дБге чейинки өчүү коэффициенти менен ишке ашырылды. Өлчөмү жана энергия керектөөсү салттууга караганда эки эсе кичине.AOM модуляторужана түзмөктүн колдонулуш мүмкүнчүлүгү лабораториялык DAS системасында текшерилет.

1-сүрөт. Ультра үчүн сыноочу түзүлүштүн схемалык диаграммасыжогорку өчүү катышы бар электрооптикалык модулятор

Кремний негизиндегиэлектро-оптикалык модуляторБайланышкан микрошакекче чыпкасынын түзүлүшүнө негизделген, ал классикалык электр чыпкасына окшош. Электро-оптикалык модулятор төрт кремний негизиндеги микрошакекче резонаторлорунун удаалаш байланышы аркылуу жалпак тилкелүү чыпкалоого жана тилкеден тышкаркы жогорку четке кагуу катышына (>60 дБ) жетишет. Ар бир микрошакекчедеги Pin-типтеги электро-оптикалык фазалык которгучтун жардамы менен модулятордун өткөрүмдүүлүк спектрин төмөнкү колдонулган чыңалууда (<1,5 В) бир кыйла өзгөртүүгө болот. Тилкеден тышкаркы жогорку четке кагуу катышы тик чыпканын тоголонуу мүнөздөмөсү менен айкалышып, резонанстык толкун узундугуна жакын жайгашкан киргизүү жарыгынын интенсивдүүлүгүн абдан чоң контраст менен модуляциялоого мүмкүндүк берет, бул өтө жогорку өчүү катышындагы жарык импульстарын өндүрүүгө абдан ыңгайлуу.

Электро-оптикалык модулятордун модуляциялоо мүмкүнчүлүгүн текшерүү үчүн, топ алгач иштөө толкун узундугундагы туруктуу токтун чыңалуусуна жараша түзмөктүн өткөрүмдүүлүгүнүн өзгөрүшүн көрсөттү. 1 Вдон кийин өткөрүмдүүлүк 60 дБдан кескин төмөндөй турганын көрүүгө болот. Кадимки осциллографты байкоо ыкмаларынын чектелүүлүгүнөн улам, изилдөө тобу өзүн-өзү гетеродиндик интерференцияны өлчөө ыкмасын колдонот жана импульстук модуляция учурунда модулятордун өтө жогорку динамикалык өчүү катышын мүнөздөө үчүн спектрометрдин чоң динамикалык диапазонун колдонот. Эксперименталдык жыйынтыктар модулятордун чыгуучу жарык импульсунун өчүү катышы 68 дБга чейин, ал эми бир нече резонанстык толкун узундугу позицияларынын жанында өчүү катышы 65 дБдан жогору экенин көрсөтүп турат. Деталдуу эсептөөдөн кийин, электродго жүктөлгөн чыныгы RF жетек чыңалуусунун болжол менен 1 В, ал эми модуляция кубаттуулугунун керектөөсү болгону 3,6 мВт, бул кадимки AOM модуляторунун кубаттуулук керектөөсүнөн эки эсе аз.

DAS системасында кремний негизиндеги электро-оптикалык модуляторду колдонуу чиптеги модуляторду таңгактоо менен түз аныктоочу DAS системасына колдонулушу мүмкүн. Жалпы жергиликтүү сигнал гетеродин интерферометриясынан айырмаланып, бул системада тең салмактуу эмес Майкельсон интерферометриясынын демодуляция режими кабыл алынган, ошондуктан модулятордун оптикалык жыштыктын жылышынын эффектиси талап кылынбайт. Синусоидалык термелүү сигналдарынан келип чыккан фазалык өзгөрүүлөр кадимки IQ демодуляция алгоритмин колдонуу менен 3 каналдын Рейли чачыранды сигналдарын демодуляциялоо менен ийгиликтүү калыбына келтирилет. Жыйынтыктар көрсөткөндөй, SNR болжол менен 56 дБ түзөт. Сигнал жыштыгы ±100 Гц диапазонунда сенсор буласынын бүт узундугу боюнча кубаттуулук спектрдик тыгыздыгынын бөлүштүрүлүшү андан ары изилденет. Термелүү позициясындагы жана жыштыгындагы көрүнүктүү сигналдан тышкары, башка мейкиндик жерлерде белгилүү бир кубаттуулук спектрдик тыгыздык жооптору бар экени байкалат. ±10 Гц диапазонундагы жана термелүү позициясынын сыртындагы кайчылаш ызы-чуу буланын узундугу боюнча орточо мааниге ээ жана мейкиндиктеги орточо SNR 33 дБден кем эмес.

2-сүрөт

Оптикалык була аркылуу бөлүштүрүлгөн акустикалык сезүү системасынын схемалык диаграммасы.

b Демодуляцияланган сигнал кубаттуулугунун спектрдик тыгыздыгы.

сенсордук була боюнча кубаттуулук спектринин тыгыздыгынын бөлүштүрүлүшүнө жакын жердеги c, d термелүү жыштыктары.

Бул изилдөө кремнийдеги өтө жогорку өчүү коэффициентине (68 дБ) ээ болгон электро-оптикалык модуляторго жетишкен биринчи изилдөө болуп саналат жана DAS системаларына ийгиликтүү колдонулган, ал эми коммерциялык AOM модуляторун колдонуунун таасири абдан жакын, ал эми көлөмү жана энергия керектөөсү экинчисине караганда эки эсе кичине, бул кийинки муундагы миниатюралаштырылган, аз кубаттуулуктагы бөлүштүрүлгөн була-сезгич системаларында маанилүү ролду ойнойт деп күтүлүүдө. Мындан тышкары, кремний негизиндеги CMOS ири масштабдуу өндүрүш процесси жана чиптеги интеграциялоо мүмкүнчүлүгү...оптоэлектрондук түзүлүштөрчипке негизделген бөлүштүрүлгөн була-сезүү системаларынын негизинде арзан баадагы, көп түзүлүштүү монолиттүү интеграцияланган модулдардын жаңы муунун иштеп чыгууга чоң өбөлгө түзө алат.