Kompakt silikon əsaslı optoelektronikIQ modulatoruyüksək sürətli əlaqəli rabitə üçün
Məlumat mərkəzlərində daha yüksək məlumat ötürmə sürətlərinə və daha enerjiyə qənaət edən ötürücülərə artan tələbat kompakt yüksək məhsuldarlığın inkişafına təkan verdi.optik modulyatorlar. Silikon əsaslı optoelektronik texnologiya (SiPh) müxtəlif fotonik komponentləri bir çip üzərində inteqrasiya etmək üçün kompakt və sərfəli həllər əldə etmək üçün perspektivli platformaya çevrilmişdir. Bu məqalə GeSi EAM-lərə əsaslanan, 75 Gbaud-a qədər tezlikdə işləyə bilən yeni daşıyıcı bastırılmış silikon IQ modulatorunu araşdıracaq.
Cihazın dizaynı və xüsusiyyətləri
Təklif olunan IQ modulyatoru Şəkil 1 (a)-da göstərildiyi kimi yığcam üç qol quruluşunu qəbul edir. Simmetrik konfiqurasiyanı qəbul edən üç GeSi EAM və üç termooptik faza dəyişdiricisindən ibarətdir. Giriş işığı ızgara bağlayıcı (GC) vasitəsilə çipə birləşdirilir və 1×3 multimod interferometr (MMI) vasitəsilə bərabər şəkildə üç yola bölünür. Modulyatordan və faza dəyişdiricisindən keçdikdən sonra işıq başqa 1×3 MMI ilə yenidən birləşdirilir və sonra tək rejimli lifə (SSMF) birləşdirilir.
Şəkil 1: (a) IQ modulyatorunun mikroskopik şəkli; (b) – (d) EO S21, sönmə nisbəti spektri və tək GeSi EAM-in keçiriciliyi; (e) IQ modulyatorunun sxematik diaqramı və faza dəyişdiricisinin müvafiq optik fazası; (f) Kompleks müstəvidə daşıyıcının yatırılmasının təsviri. Şəkil 1 (b)-də göstərildiyi kimi, GeSi EAM geniş elektro-optik bant genişliyinə malikdir. Şəkil 1 (b) 67 GHz optik komponent analizatorundan (LCA) istifadə edərək tək GeSi EAM test strukturunun S21 parametrini ölçdü. Şəkil 1 (c) və 1 (d) müvafiq olaraq müxtəlif DC gərginliklərində statik sönmə nisbəti (ER) spektrlərini və 1555 nanometr dalğa uzunluğunda ötürülməni təsvir edir.
Şəkil 1 (e)-də göstərildiyi kimi, bu dizaynın əsas xüsusiyyəti orta qoldakı inteqrasiya olunmuş faza dəyişdiricisini tənzimləməklə optik daşıyıcıları sıxışdırmaq qabiliyyətidir. Üst və alt qollar arasındakı faza fərqi π/2-dir, kompleks tənzimləmə üçün istifadə olunur, orta qol arasındakı faza fərqi isə -3 π/4-dür. Bu konfiqurasiya Şəkil 1 (f)-in mürəkkəb müstəvisində göstərildiyi kimi daşıyıcıya dağıdıcı müdaxiləyə imkan verir.
Eksperimental quraşdırma və nəticələr
Yüksək sürətli eksperimental quraşdırma Şəkil 2 (a)-da göstərilmişdir. Siqnal mənbəyi kimi ixtiyari dalğa forması generatoru (Keysight M8194A) istifadə olunur və modulator sürücüsü kimi iki 60 GHz faza uyğun RF gücləndiricisi (inteqrasiya edilmiş əyilmə tee ilə) istifadə olunur. GeSi EAM-in əyilmə gərginliyi -2,5 V-dir və I və Q kanalları arasında elektrik faza uyğunsuzluğunu minimuma endirmək üçün faza uyğunlaşdırılmış RF kabelindən istifadə olunur.
Şəkil 2: (a) Yüksək sürətli eksperimental quraşdırma, (b) 70 Gbaudda daşıyıcının söndürülməsi, (c) Xəta sürəti və məlumat sürəti, (d) 70 Gbaudda Constellation. Optik daşıyıcı kimi xəttin eni 100 kHz, dalğa uzunluğu 1555 nm və gücü 12 dBm olan kommersiya xarici boşluq lazerindən (ECL) istifadə edin. Modulyasiyadan sonra optik siqnal bir istifadə edərək gücləndirilirerbium qatqılı lif gücləndiricisi(EDFA) çip üzərində birləşmə itkilərini və modulyatorun daxil edilməsi itkilərini kompensasiya etmək üçün.
Qəbul edən tərəfdə Optik Spektr Analizatoru (OSA) 70 Gbaud siqnal üçün Şəkil 2 (b)-də göstərildiyi kimi siqnal spektrinə və daşıyıcının yatırılmasına nəzarət edir. Siqnalları qəbul etmək üçün 90 dərəcə optik qarışdırıcı və dörddən ibarət ikili polarizasiya koherent qəbuledicidən istifadə edin.40 GHz balanslaşdırılmış fotodiodlar, və 33 GHz, 80 GSa/s real vaxt osiloskopuna (RTO) (Keysight DSOZ634A) qoşulub. 100 kHz xəttin eni olan ikinci ECL mənbəyi yerli osilator (LO) kimi istifadə olunur. Transmitter vahid qütbləşmə şəraitində işlədiyinə görə analoqdan rəqəmə çevirmə (ADC) üçün yalnız iki elektron kanal istifadə olunur. Məlumatlar RTO-da qeyd olunur və oflayn rəqəmsal siqnal prosessorundan (DSP) istifadə etməklə işlənir.
Şəkil 2 (c)-də göstərildiyi kimi, IQ modulatoru 40 Gbauddan 75 Gbaud-a qədər QPSK modulyasiya formatından istifadə etməklə sınaqdan keçirilmişdir. Nəticələr göstərir ki, 7% sərt qərarın irəliləməsi xətasının düzəldilməsi (HD-FEC) şərtləri altında sürət 140 Gb/s-ə çata bilər; 20% yumşaq qərarın irəli xəta korreksiyası (SD-FEC) şərti ilə sürət 150 Gb/s-ə çata bilər. 70 Gbaudda bürc diaqramı Şəkil 2 (d)-də göstərilmişdir. Nəticə 33 GHz-lik osiloskop bant genişliyi ilə məhdudlaşır ki, bu da təxminən 66 Gbaud siqnal ötürmə qabiliyyətinə bərabərdir.
Şəkil 2 (b)-də göstərildiyi kimi, üç qolun strukturu boşluq dərəcəsi 30 dB-dən çox olan optik daşıyıcıları effektiv şəkildə yatıra bilər. Bu struktur daşıyıcının tam sıxışdırılmasını tələb etmir və həmçinin Kramer Kronig (KK) qəbulediciləri kimi siqnalları bərpa etmək üçün daşıyıcı tonları tələb edən qəbuledicilərdə də istifadə oluna bilər. İstədiyiniz daşıyıcıdan yan zolaq nisbətinə (CSR) nail olmaq üçün daşıyıcı mərkəzi qol faza dəyişdiricisi vasitəsilə tənzimlənə bilər.
Üstünlüklər və Tətbiqlər
Ənənəvi Mach Zehnder modulatorları ilə müqayisədə (MZM modulatorları) və digər silikon əsaslı optoelektronik IQ modulyatorları, təklif olunan silikon IQ modulatoru bir çox üstünlüklərə malikdir. Birincisi, ölçüsünə görə yığcamdır, IQ modulatorlarından 10 dəfədən çox kiçikdirMach Zehnder modulatorları(birləşdirmə yastıqları istisna olmaqla), beləliklə inteqrasiya sıxlığını artırır və çip sahəsini azaldır. İkincisi, yığılmış elektrod dizaynı terminal rezistorlarının istifadəsini tələb etmir və bununla da cihazın kapasitansını və bit başına enerjini azaldır. Üçüncüsü, daşıyıcının söndürülməsi qabiliyyəti enerji səmərəliliyini daha da yaxşılaşdıraraq, ötürmə gücünün azaldılmasını maksimum dərəcədə artırır.
Bundan əlavə, GeSi EAM-in optik ötürmə eni çox genişdir (30 nanometrdən çox), mikrodalğalı modulyatorların (MRM) rezonansını sabitləşdirmək və sinxronlaşdırmaq üçün çoxkanallı əks əlaqə idarəetmə sxemlərinə və prosessorlara ehtiyacı aradan qaldırır və bununla da dizaynı sadələşdirir.
Bu yığcam və səmərəli IQ modulatoru yeni nəsil, yüksək kanal sayı və məlumat mərkəzlərində kiçik koherent ötürücülər üçün çox uyğundur, daha yüksək tutum və daha çox enerjiyə qənaət edən optik rabitəni təmin edir.
Daşıyıcı sıxışdırılmış silikon IQ modulatoru 20% SD-FEC şərtləri altında 150 Gb/s-ə qədər məlumat ötürmə sürəti ilə əla performans nümayiş etdirir. Onun GeSi EAM-a əsaslanan yığcam 3 qollu strukturu iz, enerji səmərəliliyi və dizayn sadəliyi baxımından əhəmiyyətli üstünlüklərə malikdir. Bu modulyator optik daşıyıcını sıxışdırmaq və ya tənzimləmək qabiliyyətinə malikdir və çoxxətli kompakt koherent ötürücülər üçün koherent aşkarlama və Kramer Kronig (KK) aşkarlama sxemləri ilə birləşdirilə bilər. Nümayiş olunan nailiyyətlər məlumat mərkəzlərində və digər sahələrdə yüksək tutumlu məlumat rabitəsinə artan tələbatı ödəmək üçün yüksək inteqrasiya olunmuş və səmərəli optik ötürücülərin reallaşdırılmasına təkan verir.
Göndərmə vaxtı: 21 yanvar 2025-ci il