Kompakt kremniý esasly optoelektronikaIQ modulatoryýokary tizlikli utgaşykly aragatnaşyk üçin
Maglumat merkezlerinde ýokary maglumat geçirijilik tizligine we has energiýa tygşytlaýjy ötüriji-geçirijilere bolan islegiň artmagy, ykjam ýokary öndürijilikli enjamlaryň ösmegine itergi berdi.optiki modulýatorlarKremniý esasly optoelektron tehnologiýasy (SiPh) dürli fotonik komponentleri bir çipe integrasiýa etmek üçin geljegi uly platforma öwrüldi, bu bolsa ykjam we tygşytly çözgütleri üpjün edýär. Bu makalada 75 Gbaud çenli ýygylykda işläp bilýän GeSi EAM-laryna esaslanýan täze daşaýjy basylyp saklanýan kremniý IQ modulýatory öwreniler.
Enjamyň dizaýny we aýratynlyklary
Teklip edilýän IQ modulýatory 1-nji suratda (a) görkezilişi ýaly, kiçi üç golly gurluşy kabul edýär. Üç GeSi EAM-dan we üç termooptiki faza geçirijisinden ybarat bolup, simmetrik konfigurasiýany kabul edýär. Giriş çyrasy çipe torly birleşdiriji (GC) arkaly birikdirilýär we 1×3 köpmodly interferometr (MMI) arkaly deň derejede üç ýola bölünýär. Modulýatordan we faza geçirijisinden geçenden soň, çyra başga bir 1×3 MMI arkaly gaýtadan birleşdirilýär we soňra birmodly süýüme (SSMF) birikdirilýär.
1-nji surat: (a) IQ modulýatorynyň mikroskopiki şekili; (b) – (d) EO S21, sönme gatnaşygynyň spektri we ýeke GeSi EAM-nyň geçirijiligi; (e) IQ modulýatorynyň we faza üýtgedijisiniň degişli optiki fazasynyň shematiki diagrammasy; (f) Kompleks tekizlikde daşaýjy basyşynyň görkezilişi. 1-nji suratda (b) görkezilişi ýaly, GeSi EAM giň elektro-optik geçirijilik zolagyna eýedir. 1-nji suratda (b) ýeke GeSi EAM synag gurluşynyň S21 parametri 67 GHz optiki komponent analizatoryny (LCA) ulanyp ölçeldi. 1-nji suratda (c) we 1-nji suratda (d) degişlilikde dürli DC naprýaženiýelerinde statik sönme gatnaşygynyň (ER) spektrleri we 1555 nanometr tolkun uzynlygynda geçirijilik görkezilýär.
1-nji suratda (e) görkezilişi ýaly, bu dizaýnyň esasy aýratynlygy ortaky goldaky integrasiýa edilen faza geçirijisini sazlamak arkaly optiki daşaýjylary basyp ýatyrmak ukybydyr. Ýokarky we aşaky gollaryň arasyndaky faza tapawudy π/2 bolup, çylşyrymly sazlamak üçin ulanylýar, ortaky gollaryň arasyndaky faza tapawudy bolsa -3 π/4. Bu konfigurasiýa 1-nji suratdaky (f) çylşyrymly tekizlikde görkezilişi ýaly, daşaýjy üçin weýran ediji päsgelçilikleri döretmäge mümkinçilik berýär.
Eksperimental gurnama we netijeler
Ýokary tizlikli synag gurluşy 2-nji suratda (a) görkezilen. Signal çeşmesi hökmünde islendik tolkun görnüşi generatory (Keysight M8194A) ulanylýar we modulýator sürüjileri hökmünde iki sany 60 GHz faza gabat gelýän RF güýçlendirijileri (integrasiýa edilen egrilikli üçburçluklar bilen) ulanylýar. GeSi EAM-nyň egrilik naprýaženiýesi -2,5 V-a deňdir we I we Q kanallarynyň arasyndaky elektrik faza gabat gelmezligini azaltmak üçin faza gabat gelýän RF kabeli ulanylýar.
2-nji surat: (a) Ýokary tizlikli synag gurnamasy, (b) 70 Gbaudda daşaýjyny basyp ýatyrmak, (c) Ýalňyşlyk tizligi we maglumat tizligi, (d) 70 Gbaudda ýyldyz toplumy. Optiki daşaýjy hökmünde 100 kHz çyzyk giňligi, 1555 nm tolkun uzynlygy we 12 dBm kuwwaty bolan täjirçilik daşarky boşluk lazerini (ECL) ulanyň. Modulýasiýadan soň, optiki signal bir arkaly güýçlendirilýär.erbiý bilen goşulan süýümli güýçlendiriji(EDFA) çipdäki birikdiriş ýitgileriniň we modulýatoryň giriziliş ýitgileriniň öwezini dolmak üçin.
Kabul ediji tarapda, Optiki Spektr Analizatory (OSA) 70 Gbaud signaly üçin 2-nji suratda (b) görkezilişi ýaly, signal spektrini we daşaýjy basyşyny gözegçilik edýär. Signallary kabul etmek üçin 90 graduslyk optiki garyşdyryjydan we dörtden ybarat bolan iki polýarizasiýa kogerent kabul edijini ulanyň.40 GHz deňleşdirilen fotodiodlar, we 33 GHz, 80 GSa/s real wagt osiloskopyna (RTO) (Keysight DSOZ634A) birikdirilendir. 100 kHz liniýa giňligi bolan ikinji ECL çeşmesi ýerli osilator (LO) hökmünde ulanylýar. Ötürijiniň ýeke polýarizasiýa şertlerinde işleýändigi sebäpli, analog-sanly öwürmek (ADC) üçin diňe iki elektron kanal ulanylýar. Maglumatlar RTO-da ýazylýar we oflaýn sanly signal prosessory (DSP) arkaly işlenilýär.
2-nji suratda (c) görkezilişi ýaly, IQ modulýatory 40 Gbauddan 75 Gbauda çenli QPSK modulýasiýa formatyny ulanyp synagdan geçirildi. Netijeler 7% berk karar öňe ýalňyşlyk düzediş (HD-FEC) şertlerinde tizligiň 140 Gb/s ýetip biljekdigini görkezýär; 20% ýumşak karar öňe ýalňyşlyk düzediş (SD-FEC) şertlerinde tizlik 150 Gb/s ýetip biljekdigini görkezýär. 70 Gbauddaky ýyldyz diagrammasy 2-nji suratda (d) görkezilen. Netije 33 GHz osiloskop geçirijilik ukyby bilen çäklendirilýär, bu bolsa takmynan 66 Gbaud signal geçirijilik ukybyna deňdir.
2-nji suratda (b) görkezilişi ýaly, üç golly gurluş 30 dB-den ýokary boşalma tizligi bilen optiki daşaýjylary netijeli basyp ýatyryp bilýär. Bu gurluş daşaýjyny doly basyp ýatyrmagy talap etmeýär we Kramer Kronig (KK) kabul edijileri ýaly signallary dikeltmek üçin daşaýjy tonlaryny talap edýän kabul edijilerde hem ulanylyp bilner. Islenýän daşaýjynyň gapdal zolagyna gatnaşygyna (KGZ) ýetmek üçin daşaýjy merkezi gol faza geçirijisi arkaly sazlanyp bilner.
Artykmaçlyklar we ulanylyşlar
Adaty Mach Zehnder modulatorlary bilen deňeşdirilende (MZM modulýatorlary) we beýleki kremniý esasly optoelektronik IQ modulýatorlary bilen, teklip edilýän kremniý IQ modulýatorynyň köp sanly artykmaçlyklary bar. Birinjiden, ol ölçegleri boýunça kiçi, IQ modulýatorlaryndan 10 esse kiçi.Mach Zehnder modulatorlary(baglanyşyk meýdançalaryny hasaba almanyňda), şeýlelik bilen integrasiýa dykyzlygyny artdyrýar we çip meýdanyny azaldýar. Ikinjiden, üst-üste goýlan elektrod dizaýny terminal rezistorlaryny ulanmagy talap etmeýär, şonuň üçin enjamyň kuwwatyny we bit üçin energiýany azaldýar. Üçünjiden, daşaýjyny basyp ýatyrmak ukyby geçirijilik güýjüniň azalmagyny iň ýokary derejä çykarýar we energiýa netijeliligini has-da ýokarlandyrýar.
Mundan başga-da, GeSi EAM-yň optiki geçirijilik ukyby örän giň (30 nanometrden gowrak), bu bolsa mikrotolkunly modulýatorlaryň (MRM) rezonansyny durnuklaşdyrmak we sinhronlaşdyrmak üçin köp kanally ters aragatnaşyk dolandyryş zynjyrlaryna we prosessorlara zerurlygy aradan aýyrýar we şeýdip dizaýny ýönekeýleşdirýär.
Bu ykjam we netijeli IQ modulýatory maglumat merkezlerinde täze nesil, ýokary kanal sany we kiçi kogerent ötüriji-geçirijiler üçin örän amatly bolup, has ýokary kuwwatlylygy we has energiýa tygşytlaýjy optiki aragatnaşygy üpjün edýär.
Daşaýjy basylyp saklanýan kremniý IQ modulýatory ajaýyp öndürijilik görkezýär, 20% SD-FEC şertlerinde maglumat geçirijilik tizligi 150 Gb/s çenli ýetýär. GeSi EAM-a esaslanýan onuň ykjam 3 golly gurluşy yzyň giňişligi, energiýa netijeliligi we dizaýnyň ýönekeýligi babatda uly artykmaçlyklara eýedir. Bu modulýator optiki daşaýjyny basyp ýa-da sazlamak ukybyna eýedir we köp liniýaly ykjam kogerent ötürijiler üçin kogerent anyklaýyş we Kramer Kronig (KK) anyklaýyş shemalary bilen integrasiýa edilip bilner. Görkezilen üstünlikler maglumat merkezlerinde we beýleki ugurlarda ýokary kuwwatly maglumat aragatnaşygyna bolan artýan islegi kanagatlandyrmak üçin ýokary integrasiýa edilen we netijeli optiki ötürijileriň amala aşyrylmagyna itergi berýär.
Ýerleşdirilen wagty: 2025-nji ýylyň 21-nji ýanwary