Компакт кремний нигезендәге оптоэлектроникаIQ модуляторыюгары тизлекле когерент элемтә өчен
Мәгълүмат үзәкләрендә югарырак мәгълүмат тапшыру тизлегенә һәм энергияне нәтиҗәлерәк кулланучы кабул итүче-тапшыргычларга ихтыяҗ арту компакт, югары җитештерүчәнлекле җайланмалар эшләүгә этәргеч бирде.оптик модуляторларКремний нигезендәге оптоэлектрон технология (SiPh) төрле фотон компонентларын бер чипка интеграцияләү өчен өметле платформага әйләнде, бу компакт һәм экономияле чишелешләр тәкъдим итә. Бу мәкаләдә 75 Гбодка кадәр ешлыкта эшли алырлык GeSi EAM нигезендәге яңа ташучы бастырыла торган кремний IQ модуляторы тикшереләчәк.
Җайланма дизайны һәм үзенчәлекләре
Тәкъдим ителгән IQ модуляторы, 1 нче рәсемдә (а) күрсәтелгәнчә, компакт өч куллы структураны куллана. Өч GeSi EAM һәм өч термооптик фаза күчергеченнән тора, симметрик конфигурацияне кабул итә. Керү яктылык чипка рәшәткәле тоташтыргыч (GC) аша тоташтырыла һәм 1×3 күп режимлы интерферометр (MMI) аша өч юлга тигез бүленә. Модулятор һәм фаза күчергеч аша үткәннән соң, яктылык тагын бер 1×3 MMI белән рекомбинацияләнә һәм аннары бер режимлы җепселгә (SSMF) тоташтырыла.
1 нче рәсем: (а) IQ модуляторының микроскопик сурәте; (b) – (d) EO S21, сүнү коэффициенты спектры һәм бер GeSi EAM үткәрүчәнлеге; (e) IQ модуляторының һәм фаза күчергечнең оптик фазасының схемасы; (f) Катлаулы яссылыкта йөртүчене бастыру күренеше. 1 нче рәсемдә (b) күрсәтелгәнчә, GeSi EAM киң электро-оптик полоса киңлегенә ия. 1 нче рәсемдә (b) 67 ГГц оптик компонент анализаторы (LCA) ярдәмендә бер GeSi EAM сынау структурасының S21 параметры үлчәнгән. 1 нче рәсемдә (c) һәм 1 нче рәсемдә (d) төрле даими ток көчәнешләрендә статик сүнү коэффициенты (ER) спектрлары һәм 1555 нанометр дулкын озынлыгындагы тапшыру күрсәтелгән.
1 нче рәсемдә (e) күрсәтелгәнчә, бу конструкциянең төп үзенчәлеге - урта кулдагы интеграцияләнгән фаза күчергечен көйләү юлы белән оптик ташучыларны бастыру мөмкинлеге. Өске һәм аскы куллар арасындагы фаза аермасы π/2 тәшкил итә, ул катлаулы көйләү өчен кулланыла, ә урта кул арасындагы фаза аермасы -3 π/4. Бу конфигурация ташучыга җимергеч комачаулау мөмкинлеген бирә, 1 нче рәсемдәге (f) катлаулы яссылыкта күрсәтелгәнчә.
Эксперименталь урнаштыру һәм нәтиҗәләр
Югары тизлекле эксперименталь җайланма 2 нче рәсемдә (а) күрсәтелгән. Сигнал чыганагы буларак теләсә нинди дулкын формасы генераторы (Keysight M8194A) кулланыла, ә модулятор драйверлары буларак ике 60 ГГц фаза белән туры килгән РФ көчәйткечләре (интегральләштерелгән көчәнешле тройниклар белән) кулланыла. GeSi EAM көчәнеше -2,5 В, һәм I һәм Q каналлары арасындагы электр фазалары туры килмәвен минимальләштерү өчен фаза белән туры килгән РФ кабеле кулланыла.
2 нче рәсем: (а) Югары тизлекле эксперименталь урнаштыру, (б) 70 Гбодта йөртүчене бастыру, (в) Хата тизлеге һәм мәгълүматлар тизлеге, (г) 70 Гбодта йолдызлык. Оптик йөртүче буларак 100 кГц сызык киңлеге, 1555 нм дулкын озынлыгы һәм 12 дБм куәтле коммерция тышкы куышлык лазерын (ECL) кулланыгыз. Модуляциядән соң, оптик сигнал көчәйтелә.эрбий белән кушылган җепсел көчәйткеч(EDFA) чиптагы тоташтыру югалтуларын һәм модулятор кертү югалтуларын компенсацияләү өчен.
Кабул итүче якта, Оптик Спектр Анализаторы (OSA) сигнал спектрын һәм ташучыны бастыруны күзәтә, бу 2 нче рәсемдә (b) күрсәтелгәнчә, 70 Гбо сигналы өчен. Сигналларны кабул итү өчен икеләтә поляризация когерент кабул итүчесен кулланыгыз, ул 90 градуслы оптик миксердан һәм дүрт40 ГГц балансланган фотодиодлар, һәм 33 ГГц, 80 GSa/с реаль вакыт осциллографына (RTO) (Keysight DSOZ634A) тоташтырылган. 100 кГц сызык киңлеге булган икенче ECL чыганагы җирле осциллятор (LO) буларак кулланыла. Тапшыргыч бер поляризация шартларында эшләгәнлектән, аналог-цифрлы үзгәртү (ADC) өчен бары тик ике электрон канал гына кулланыла. Мәгълүматлар RTOда языла һәм оффлайн цифрлы сигнал эшкәртүчесе (DSP) ярдәмендә эшкәртелә.
2 нче рәсемдә (c) күрсәтелгәнчә, IQ модуляторы 40 Гбодтан 75 Гбодка кадәр QPSK модуляция форматы ярдәмендә сынап каралды. Нәтиҗәләр күрсәткәнчә, 7% каты карар кабул итү хатасын төзәтү (HD-FEC) шартларында тизлек 140 Гбит/с га җитәргә мөмкин; 20% йомшак карар кабул итү хатасын төзәтү (SD-FEC) шартларында тизлек 150 Гбит/с га җитәргә мөмкин. 70 Гбодтагы йолдызнамә диаграммасы 2 нче рәсемдә (d) күрсәтелгән. Нәтиҗә 33 ГГц осциллограф ешлыгы белән чикләнгән, бу якынча 66 Гбод сигнал ешлыгына тиң.
2 нче рәсемдә (b) күрсәтелгәнчә, өч куллы структура 30 дБ дан артык бушату тизлеге белән оптик ташучыларны нәтиҗәле рәвештә баса ала. Бу структура ташучыны тулысынча бастыруны таләп итми һәм шулай ук сигналларны торгызу өчен ташучы тоннарны таләп итә торган кабул итүчеләрдә, мәсәлән, Kramer Kronig (KK) кабул итүчеләрендә кулланылырга мөмкин. Теләгән ташучының ян-як полоса нисбәтенә (CSR) ирешү өчен ташучыны үзәк кул фазасы күчергече аша көйләргә мөмкин.
Өстенлекләр һәм кушымталар
Гадәти Mach Zehnder модуляторлары белән чагыштырганда (MZM модуляторлары) һәм башка кремний нигезендәге оптоэлектрон IQ модуляторлары белән бергә, тәкъдим ителгән кремний IQ модуляторы күп өстенлекләргә ия. Беренчедән, ул компакт зурлыкта, IQ модуляторларына караганда 10 тапкырдан артык кечерәк.Мах Зехнер модуляторлары(бәйләү мәйданчыкларыннан тыш), шуның белән интеграция тыгызлыгы арта һәм чип мәйданы киметә. Икенчедән, катламлы электрод конструкциясе терминал резисторларын куллануны таләп итми, шуның белән җайланма сыйдырышлыгын һәм бит өчен энергияне киметә. Өченчедән, ташучыны бастыру мөмкинлеге тапшыру көчен киметүне максимальләштерә, энергия нәтиҗәлелеген тагын да яхшырта.
Моннан тыш, GeSi EAM оптик полосасы бик киң (30 нанометрдан артык), микродулкынлы модуляторларның (MRM) резонансын тотрыклыландыру һәм синхронлаштыру өчен күп каналлы кире элемтә контроле схемаларына һәм процессорларга ихтыяҗны бетерә, шуның белән конструкцияне гадиләштерә.
Бу компакт һәм нәтиҗәле IQ модуляторы яңа буын, күп каналлы һәм мәгълүмат үзәкләрендәге кечкенә когерент кабул иткеч-трансиверлар өчен бик яраклы, бу югарырак сыйдырышлылык һәм энергияне экономияләү өчен оптик элемтә мөмкинлеге бирә.
Ташучы бастырыла торган кремний IQ модуляторы бик яхшы эш күрсәткечләренә ия, 20% SD-FEC шартларында 150 Гбит/с кадәр мәгълүмат тапшыру тизлеге белән. GeSi EAM нигезендәге аның компакт 3 куллы структурасы эз калдыру, энергия нәтиҗәлелеге һәм дизайн гадилеге ягыннан зур өстенлекләргә ия. Бу модулятор оптик ташучыны бастыру яки көйләү мөмкинлегенә ия һәм күп линияле компакт когерент кабул иткечләр өчен когерент детекция һәм Kramer Kronig (KK) детекция схемалары белән интеграцияләнергә мөмкин. Күрсәтелгән казанышлар мәгълүмат үзәкләрендә һәм башка өлкәләрдә югары сыйдырышлы мәгълүмат элемтәсенә булган үсә барган ихтыяҗны канәгатьләндерү өчен югары интеграцияләнгән һәм нәтиҗәле оптик кабул иткечләрне гамәлгә ашыруга этәргеч бирә.
Бастырып чыгару вакыты: 2025 елның 21 гыйнвары