एमजेडएम मॉड्यूलेटर पर आधारित ऑप्टिकल आवृत्ति थिनिंग की एक योजना

ऑप्टिकल आवृत्ति को कम करने की एक योजना पर आधारितएमजेडएम मॉड्यूलेटर

ऑप्टिकल आवृत्ति फैलाव का उपयोग LiDAR के रूप में किया जा सकता है।प्रकाश स्रोतयह एक साथ विभिन्न दिशाओं में प्रकाश उत्सर्जित और स्कैन कर सकता है, और इसे 800G FR4 के बहु-तरंगदैर्ध्य प्रकाश स्रोत के रूप में भी उपयोग किया जा सकता है, जिससे MUX संरचना की आवश्यकता समाप्त हो जाती है। आमतौर पर, बहु-तरंगदैर्ध्य प्रकाश स्रोत या तो कम शक्ति वाले होते हैं या उनकी पैकेजिंग अच्छी नहीं होती, जिससे कई समस्याएं उत्पन्न होती हैं। आज प्रस्तुत की गई योजना के कई लाभ हैं और इसे संदर्भ के लिए उपयोग किया जा सकता है। इसकी संरचना का आरेख नीचे दिया गया है: उच्च-शक्तिडीएफबी लेजरप्रकाश स्रोत समय डोमेन में दक्षिणावर्त प्रकाश है और आवृत्ति में एकल तरंगदैर्घ्य है। एक से गुजरने के बादन्यूनाधिकएक निश्चित मॉड्यूलेशन आवृत्ति fRF के साथ, साइडबैंड उत्पन्न होगा, और साइडबैंड अंतराल मॉड्यूलेटेड आवृत्ति fRF है। मॉड्यूलेटर 8.2 मिमी लंबाई वाले LNOI मॉड्यूलेटर का उपयोग करता है, जैसा कि चित्र b में दिखाया गया है। उच्च-शक्ति के एक लंबे खंड के बादफेज मॉडुलेटरमॉड्यूलेशन आवृत्ति भी fRF होती है, और इसके चरण को RF सिग्नल और प्रकाश पल्स के शिखर या गर्त को एक दूसरे के सापेक्ष बनाना आवश्यक होता है, जिसके परिणामस्वरूप एक बड़ा चिर्प उत्पन्न होता है, और इस प्रकार अधिक ऑप्टिकल टीथ बनते हैं। मॉड्यूलेटर का DC बायस और मॉड्यूलेशन डेप्थ ऑप्टिकल आवृत्ति फैलाव की समतलता को प्रभावित कर सकते हैं।

गणितीय रूप से, मॉड्यूलेटर द्वारा प्रकाश क्षेत्र को मॉड्यूलेट करने के बाद प्राप्त सिग्नल इस प्रकार है:
यह देखा जा सकता है कि आउटपुट ऑप्टिकल क्षेत्र wrf आवृत्ति अंतराल के साथ एक ऑप्टिकल आवृत्ति फैलाव है, और ऑप्टिकल आवृत्ति फैलाव टूथ की तीव्रता DFB ऑप्टिकल शक्ति से संबंधित है। MZM मॉड्यूलेटर से गुजरने वाली प्रकाश तीव्रता का अनुकरण करके औरपीएम फेज मॉड्युलेटरइसके बाद एफएफटी (FFT) का उपयोग करके ऑप्टिकल आवृत्ति फैलाव स्पेक्ट्रम प्राप्त किया जाता है। निम्नलिखित चित्र इस सिमुलेशन के आधार पर ऑप्टिकल आवृत्ति समतलता और मॉड्यूलेटर डीसी बायस तथा मॉड्यूलेशन गहराई के बीच सीधा संबंध दर्शाता है।

निम्नलिखित आकृति 0.6π के एमजेडएम बायस डीसी और 0.4π की मॉड्यूलेशन गहराई के साथ सिम्युलेटेड स्पेक्ट्रल आरेख को दर्शाती है, जो दर्शाता है कि इसकी समतलता <5dB है।

नीचे एमजेडएम मॉड्यूलेटर का पैकेज आरेख दिया गया है। एलएन की मोटाई 500 एनएम है, नक़्क़ाशी की गहराई 260 एनएम है और वेवगाइड की चौड़ाई 1.5 यूएम है। सोने के इलेक्ट्रोड की मोटाई 1.2 यूएम है। ऊपरी आवरण एसआईओ2 की मोटाई 2 यूएम है।

परीक्षण किए गए OFC का स्पेक्ट्रम नीचे दिया गया है, जिसमें 13 प्रकाशीय रूप से विरल दांत हैं और समतलता <2.4dB है। मॉड्यूलेशन आवृत्ति 5GHz है, और MZM और PM में RF पावर लोडिंग क्रमशः 11.24 dBm और 24.96 dBm है। PM-RF पावर को और बढ़ाकर प्रकाशीय आवृत्ति विक्षेपण उत्तेजना के दांतों की संख्या बढ़ाई जा सकती है, और मॉड्यूलेशन आवृत्ति बढ़ाकर प्रकाशीय आवृत्ति विक्षेपण अंतराल को बढ़ाया जा सकता है।
उपरोक्त LNOI योजना पर आधारित है, और निम्नलिखित IIIV योजना पर आधारित है। संरचना आरेख इस प्रकार है: चिप में DBR लेजर, MZM मॉड्यूलेटर, PM फेज मॉड्यूलेटर, SOA और SSC एकीकृत हैं। एक ही चिप से उच्च प्रदर्शन वाली ऑप्टिकल आवृत्ति थिनिंग प्राप्त की जा सकती है।

डीबीआर लेजर का एसएमएसआर 35 डीबी है, लाइन की चौड़ाई 38 मेगाहर्ट्ज है और ट्यूनिंग रेंज 9 एनएम है।

MZM मॉड्यूलेटर का उपयोग 1 मिमी लंबाई और केवल 7GHz@3dB बैंडविड्थ वाले साइडबैंड को उत्पन्न करने के लिए किया जाता है। मुख्य रूप से प्रतिबाधा बेमेल द्वारा सीमित, ऑप्टिकल हानि 20dB@-8B बायस तक होती है।

SOA की लंबाई 500 µm है, जिसका उपयोग मॉड्यूलेशन ऑप्टिकल डिफरेंस लॉस की भरपाई के लिए किया जाता है, और स्पेक्ट्रल बैंडविड्थ 62 nm@3dB@90 mA है। आउटपुट पर एकीकृत SSC चिप की कपलिंग दक्षता को बेहतर बनाता है (कपलिंग दक्षता 5 dB है)। अंतिम आउटपुट पावर लगभग −7 dBm है।

ऑप्टिकल आवृत्ति प्रकीर्णन उत्पन्न करने के लिए, प्रयुक्त आरएफ मॉड्यूलेशन आवृत्ति 2.6GHz है, शक्ति 24.7dBm है, और फेज मॉड्यूलेटर का Vpi 5V है। नीचे दिया गया चित्र 10dB पर 17 फोटोफोबिक दांतों और 30dB से अधिक SNSR के साथ परिणामी फोटोफोबिक स्पेक्ट्रम को दर्शाता है।

यह योजना 5G माइक्रोवेव ट्रांसमिशन के लिए बनाई गई है, और नीचे दिया गया चित्र प्रकाश डिटेक्टर द्वारा पता लगाए गए स्पेक्ट्रम घटक को दर्शाता है, जो 26G सिग्नल को 10 गुना आवृत्ति पर उत्पन्न कर सकता है। इसका उल्लेख यहां नहीं किया गया है।

संक्षेप में, इस विधि द्वारा उत्पन्न ऑप्टिकल आवृत्ति में स्थिर आवृत्ति अंतराल, कम फेज नॉइज़, उच्च शक्ति और आसान एकीकरण जैसी विशेषताएं हैं, लेकिन इसमें कुछ समस्याएं भी हैं। पीएम पर लोड किए गए आरएफ सिग्नल को अधिक शक्ति की आवश्यकता होती है, जिससे बिजली की खपत अपेक्षाकृत अधिक होती है, और आवृत्ति अंतराल मॉड्यूलेशन दर द्वारा सीमित होता है, जो 50GHz तक होता है। इसके लिए FR8 सिस्टम में एक बड़े तरंगदैर्ध्य अंतराल (आमतौर पर >10nm) की आवश्यकता होती है। सीमित उपयोग और शक्ति समतलता अभी भी पर्याप्त नहीं है।