Кампактны апталектронны на аснове крэмніюIQ мадулятарДля хуткаснага ўзгодненага зносін
Павелічэнне попыту на павышэнне хуткасці перадачы дадзеных і больш энергаэфектыўныя прыёмы ў цэнтры апрацоўкі дадзеных абумоўлі распрацоўку кампактных высокапрадукцыйныхАптычныя мадулятары. Аптаэлектронная тэхналогія на аснове крэмнію (SIPH) стала перспектыўнай платформай для інтэграцыі розных фатонных кампанентаў у адзін чып, што забяспечвае кампактныя і эканамічна эфектыўныя рашэнні. У гэтым артыкуле будзе вывучацца новага носьбіта, які падаў у Silicon IQ Modulator на аснове Gesi Eams, які можа працаваць з частатой да 75 Gbaud.
Дызайн і характарыстыкі прылад
Прапанаваны мадулятар IQ прымае кампактную тры структуры рук, як паказана на малюнку 1 (а). Складаецца з трох гезі і трох аптычных фазавых пераключэнняў, прыняўшы сіметрычную канфігурацыю. Уваходнае святло спалучаецца ў мікрасхеме праз рашотку (GC) і раўнамерна падзелены на тры шляху праз мультымодны інтэрферометр 1 × 3 (MMI). Пасля праходжання праз модулятар і фазавы перамыкач, святло рэкамбіруецца яшчэ на 1 × 3 мм, а затым звязаны з аднамодным валакном (SSMF).
Малюнак 1: (а) мікраскапічнае малюнак модулятара IQ; (б) - (d) EO S21, спектр вымірання і перадача адзінага гезі; (е) схематычная схема IQ мадулятара і адпаведная аптычная фаза фазавага пераключэння; (F) прадстаўленне падаўлення носьбіта на складанай плоскасці. Як паказана на малюнку 1 (б), Gesi Eam мае шырокую электра-аптычную прапускную здольнасць. Малюнак 1 (б) вымярае параметр S21 адзінай тэставай структуры Gesi EAM з выкарыстаннем 67 ГГц -аптычных кампанентаў аналізатара (LCA). Малюнкі 1 (с) і 1 (d) адпаведна адлюстроўваюць спектры статычнага вымірання (ER) пры розных напружаннях пастаяннага току і перадачы на даўжыні хвалі 1555 нанаметраў.
Як паказана на малюнку 1 (е), галоўнай асаблівасцю гэтай канструкцыі з'яўляецца здольнасць душыць аптычных носьбітаў, рэгулюючы інтэграваны перамыкач фазы ў сярэдняй руцэ. Розніца фазы паміж верхняй і ніжняй зброяй складае π/2, якая выкарыстоўваецца для складанай налады, у той час як розніца фаз паміж сярэдняй рукой складае -3 π/4. Гэтая канфігурацыя дазваляе разбуральным умяшаннем носьбіта, як паказана ў складанай плоскасці малюнка 1 (f).
Эксперыментальная ўстаноўка і вынікі
Высакахуткасная эксперыментальная ўстаноўка паказана на малюнку 2 (а). У якасці драйвераў модулятара выкарыстоўваюцца адвольны генератар формы хвалі (Keysight M8194A), а два фазы 60 ГГц адпавядаюць узмацняльнікам РФ (з убудаванымі зрушэннямі), выкарыстоўваюцца ў якасці драйвераў модулятара. Напружанне зрушэння Gesi EAM складае -2,5 V, а фазавы кабель RF выкарыстоўваецца для мінімізацыі неадпаведнасці электрычнай фазы паміж каналамі I і Q.
Малюнак 2: (а) высокахуткасная эксперыментальная ўстаноўка, (б) падаўленне носьбіта пры 70 Гбо, (с) хуткасць памылкі і хуткасць перадачы дадзеных, (г) сузор'е пры 70 Гбо. Выкарыстоўвайце камерцыйную знешнюю паражніну (ECL) з лініяй 100 кГц, даўжынёй хвалі 1555 нм і магутнасцю 12 дБм у якасці аптычнага носьбіта. Пасля мадуляцыі аптычны сігнал узмацняецца пры дапамозеЭрбій-лекавы ўзмацняльнік(EDFA) Каб кампенсаваць страты злучэння на чыпе і страты ўстаўкі модулятара.
У прыёмным канцы, аптычны аналізатар спектру (OSA) адсочвае сігнальны спектр і падаўленне носьбіта, як паказана на малюнку 2 (б) для сігналу 70 GBAUD. Для атрымання сігналаў, якія складаюцца з аптычнага міксера 90 градусаў, выкарыстоўвайце падвойнае ўзгодненае прыёмнік, які складаецца з 90 -градуснага аптычнага міксера і чатырох40 ГГц збалансаваныя фотадыяды, і злучаны з ацылографам у рэжыме рэальнага часу 33 ГГц, 80 GSA/S (RTO) (Keysight DSOZ634A). Другая крыніца ECL з лініі 100 кГц выкарыстоўваецца ў якасці лакальнага асцылятара (LO). З-за перадатчыка, які працуе ва ўмовах аднаразовай палярызацыі, для аналага-лічбава-лічбавага пераўтварэння выкарыстоўваюцца толькі два электронныя каналы (ADC). Дадзеныя запісваюцца на RTO і апрацоўваюцца пры дапамозе працэсара лічбавага сігналу ў аўтаномным рэжыме (DSP).
Як паказана на малюнку 2 (с), модулятар IQ быў правераны з выкарыстаннем фармату мадуляцыі QPSK з 40 Гбо да 75 Гбо. Вынікі паказваюць, што менш за 7% карэкцыі памылак наперад (HD-FEC), хуткасць можа дасягнуць 140 ГБ/с; Пры ўмове 20% мяккага рашэння аб карэкцыі памылак наперад (SD-FEC) хуткасць можа дасягнуць 150 ГБ/с. Дыяграма сузор'я пры 70 Гбо паказана на малюнку 2 (d). Вынік абмежаваны прапускной здольнасцю асцылографа 33 ГГц, што эквівалентна прапускной здольнасці сігналу прыблізна 66 Гбо.
Як паказана на малюнку 2 (б), тры структуры ARM могуць эфектыўна душыць аптычныя носьбіты са хуткасцю накрыцця, якая перавышае 30 дБ. Гэтая структура не патрабуе поўнага падаўлення носьбіта, а таксама можа выкарыстоўвацца ў прыёмніках, якія патрабуюць адценняў носьбіта для аднаўлення сігналаў, такіх як прыёмнікі Kramer Kronig (KK). Перавозчык можа быць адрэгуляваны праз цэнтральную фазавую перамыкач для дасягнення патрэбнага суадносін пераносу да бакавой паласы (КСА).
Перавагі і прыкладанні
У параўнанні з традыцыйнымі мадулятарамі маха -Zehnder (MZM мадулятары) і іншыя мадулятары IQ на аснове крэмнію на аснове крэмнію, прапанаваны мадулятар Silicon IQ Silicon мае некалькі пераваг. Па -першае, ён кампактны па памерах, больш чым у 10 разоў менш, чым на аснове мадулятараў IQМадулятары Маха Зехндэра(без уліку злучальных накладкі), павялічваючы тым самым шчыльнасць інтэграцыі і памяншаючы плошчу чыпаў. Па -другое, канструкцыя складзенага электрода не патрабуе выкарыстання тэрмінальных рэзістараў, што дазваляе знізіць ёмістасць прылады і энергію на біт. Па -трэцяе, магчымасць падаўлення носьбіта максімальна зніжае магутнасць перадачы, што яшчэ больш павышае энергаэфектыўнасць.
Акрамя таго, аптычная прапускная здольнасць GESI EAM вельмі шырокая (больш за 30 нанаметраў), ліквідуючы неабходнасць у шматканальных схемах кіравання зваротнай сувяззю і працэсараў для стабілізацыі і сінхранізацыі рэзанансу мікрахвалевых мадулятараў (MRMS), тым самым спрашчаючы дызайн.
Гэты кампактны і эфектыўны мадулятар IQ вельмі падыходзіць для наступнага пакалення, высокага ўзроўню каналаў і невялікіх узгодненых прыёмаў у цэнтры апрацоўкі дадзеных, што дазваляе больш высокай магутнасцю і больш энергаэфектыўнай аптычнай сувязі.
Мадулятар IQ, які душыць крэмнію IQ, мае выдатныя характарыстыкі, а хуткасць перадачы дадзеных да 150 ГБ/с менш за 20% умоў SD-FEC. Яго кампактная 3-руманая структура, заснаваная на Gesi, мае значныя перавагі ў плане слядоў, энергаэфектыўнасці і прастаты праектавання. Гэты мадулятар мае магчымасць душыць або наладзіць аптычны носьбіт і можа быць інтэграваны з узгодненым выяўленнем і схемамі выяўлення Kramer Kronig (KK) для шматлікіх кампактных прыёмаў. Прадэманстраваныя дасягненні абумоўліваюць рэалізацыю высока інтэграваных і эфектыўных аптычных прыёмаў для задавальнення расце попыту на сувязі з высокай магутнасцю дадзеных у цэнтры апрацоўкі дадзеных і іншых галінах.
Час паведамлення: студзень-21-2025