광학 주파수 희석 기법MZM 변조기
광학 주파수 분산은 라이다로 사용될 수 있다광원서로 다른 방향으로 동시에 빛을 방출하고 스캔할 수 있으며, 800G FR4의 다중 파장 광원으로도 사용할 수 있어 MUX 구조를 제거할 수 있습니다. 일반적으로 다중 파장 광원은 출력이 낮거나 패키징이 제대로 되어 있지 않아 여러 가지 문제가 있습니다. 오늘 소개하는 방식은 많은 장점을 가지고 있으며 참고할 만합니다. 구조도는 다음과 같습니다. 고출력DFB 레이저광원은 시간 영역에서는 CW 광이고 주파수 영역에서는 단일 파장 광입니다. 이 빛이 통과한 후,변조기특정 변조 주파수 fRF를 사용하면 측파대가 생성되며, 측파대 간격은 변조 주파수 fRF입니다. 변조기는 그림 b에 나타낸 바와 같이 길이가 8.2mm인 LNOI 변조기를 사용합니다. 긴 고출력 구간 후에위상 변조기변조 주파수 또한 fRF이며, 위상은 RF 신호와 광 펄스의 마루 또는 골이 서로 상대적으로 일치하도록 조정되어야 하므로 큰 처프가 발생하고 결과적으로 더 많은 광학적 톱니가 생성됩니다. 변조기의 DC 바이어스와 변조 깊이는 광 주파수 분산의 평탄도에 영향을 미칠 수 있습니다.
수학적으로, 변조기에 의해 광장이 변조된 후의 신호는 다음과 같습니다.
출력 광장은 주파수 간격이 wrf인 광 주파수 분산임을 알 수 있으며, 광 주파수 분산 치형의 강도는 DFB 광 출력과 관련이 있습니다. MZM 변조기를 통과하는 빛의 강도를 시뮬레이션함으로써PM 위상 변조기이어서 FFT를 수행하면 광 주파수 분산 스펙트럼을 얻을 수 있습니다. 다음 그림은 이 시뮬레이션을 기반으로 광 주파수 평탄도와 변조기 DC 바이어스 및 변조 깊이 사이의 직접적인 관계를 보여줍니다.
다음 그림은 MZM 바이어스 DC가 0.6π이고 변조 깊이가 0.4π인 경우 시뮬레이션된 스펙트럼 다이어그램을 보여주며, 평탄도가 5dB 미만임을 나타냅니다.
다음은 MZM 변조기의 패키지 도면입니다. LN 층의 두께는 500nm이고, 식각 깊이는 260nm이며, 도파관 폭은 1.5μm입니다. 금 전극의 두께는 1.2μm이고, 상부 클래딩 SiO2 층의 두께는 2μm입니다.
다음은 테스트된 OFC의 스펙트럼으로, 광학적으로 드문드문 분포된 13개의 톱니와 2.4dB 미만의 평탄도를 갖습니다. 변조 주파수는 5GHz이고, MZM과 PM의 RF 전력 부하는 각각 11.24dBm과 24.96dBm입니다. 광 주파수 분산 여기의 톱니 수는 PM-RF 전력을 더 증가시킴으로써 늘릴 수 있으며, 광 주파수 분산 간격은 변조 주파수를 증가시킴으로써 늘릴 수 있습니다.
위 내용은 LNOI 방식을 기반으로 하고, 아래 내용은 IIIV 방식을 기반으로 합니다. 구조도는 다음과 같습니다. 이 칩은 DBR 레이저, MZM 변조기, PM 위상 변조기, SOA 및 SSC를 통합합니다. 단일 칩으로 고성능 광 주파수 박막화를 구현할 수 있습니다.
DBR 레이저의 SMSR은 35dB이고, 선폭은 38MHz이며, 튜닝 범위는 9nm입니다.
MZM 변조기는 길이가 1mm이고 대역폭이 7GHz@3dB에 불과한 측파대를 생성하는 데 사용됩니다. 주로 임피던스 불일치로 인해 제한되며, 광 손실은 -8B 바이어스에서 최대 20dB에 이릅니다.
SOA 길이는 500µm로 변조 광 차이 손실을 보상하는 데 사용되며, 스펙트럼 대역폭은 62nm@3dB@90mA입니다. 출력단에 통합된 SSC는 칩의 결합 효율을 향상시킵니다(결합 효율은 5dB). 최종 출력 전력은 약 -7dBm입니다.
광학 주파수 분산을 생성하기 위해 사용된 RF 변조 주파수는 2.6GHz이고, 출력은 24.7dBm이며, 위상 변조기의 Vpi는 5V입니다. 아래 그림은 10dB에서 17개의 광소멸 톱니를 사용하고 SNSR이 30dB 이상일 때 얻어지는 광소멸 스펙트럼입니다.
이 방식은 5G 마이크로파 전송을 위한 것으로, 다음 그림은 광 검출기가 검출한 스펙트럼 성분을 보여줍니다. 이 광 검출기는 주파수를 10배 높여 26G 신호를 생성할 수 있습니다. 여기서는 자세한 설명은 생략합니다.
요약하자면, 이 방식으로 생성된 광 주파수는 안정적인 주파수 간격, 낮은 위상 잡음, 높은 출력 및 용이한 통합이라는 장점을 가지고 있지만, 몇 가지 문제점도 있습니다. PM에 부하되는 RF 신호는 높은 출력을 요구하므로 전력 소모가 상대적으로 크고, 주파수 간격은 변조율에 의해 최대 50GHz까지 제한되는데, 이는 FR8 시스템에서 더 큰 파장 간격(일반적으로 >10nm)을 필요로 합니다. 따라서 사용에 제약이 있으며, 전력 평탄도 또한 아직 충분하지 않습니다.
게시 시간: 2024년 3월 19일