Optoelektwonik kontra enfòmèl ant ki baze sou silikonModilatè QIpou kominikasyon koeran gwo vitès
Demann k ap ogmante pou pi gwo vitès transmisyon done ak transceiver ki pi efikas nan enèji nan sant done yo te pouse devlopman kontra enfòmèl ant ak pèfòmans segondè.modilatè optikTeknoloji optoelektwonik ki baze sou Silisyòm (SiPh) vin tounen yon platfòm pwomèt pou entegre plizyè konpozan fotonik sou yon sèl chip, sa ki pèmèt solisyon kontra enfòmèl ant epi pri abòdab. Atik sa a pral eksplore yon nouvo modulateur IQ Silisyòm ak sipresyon transpòtè ki baze sou GeSi EAM, ki ka opere nan yon frekans jiska 75 Gbaud.
Konsepsyon ak karakteristik aparèy la
Modilatè IQ ki pwopoze a adopte yon estrikti kontra enfòmèl ant ak twa bra, jan yo montre nan Figi 1 (a). Li konpoze de twa EAM GeSi ak twa chanjman faz tèmoptik, adopte yon konfigirasyon simetrik. Limyè antre a konekte nan chip la atravè yon kouplè griyaj (GC) epi divize egalman an twa chemen atravè yon entèferomèt multimod 1×3 (MMI). Apre li fin pase nan modilatè a ak chanjman faz la, limyè a rekonbine pa yon lòt MMI 1×3 epi answit konekte ak yon fib monomod (SSMF).
Figi 1: (a) Imaj mikwoskopik modilatè IQ a; (b) – (d) EO S21, spectre rapò ekstèksyon, ak transmisyon yon sèl EAM GeSi; (e) Dyagram eskematik modilatè IQ a ak faz optik korespondan defaz la; (f) Reprezantasyon sipresyon pòtè sou plan konplèks la. Jan yo montre nan Figi 1 (b), EAM GeSi a gen yon laj Pleasant elektwo-optik. Figi 1 (b) te mezire paramèt S21 yon sèl estrikti tès EAM GeSi a lè l sèvi avèk yon analizè konpozan optik (LCA) 67 GHz. Figi 1 (c) ak 1 (d) yo montre respektivman spectre rapò ekstèksyon estatik (ER) nan diferan vòltaj DC ak transmisyon an nan yon longèdonn 1555 nanomèt.
Jan yo montre nan Figi 1 (e), prensipal karakteristik konsepsyon sa a se kapasite pou siprime transpòtè optik yo lè w ajiste chanjman faz entegre a nan bra mitan an. Diferans faz ant bra anwo ak anba a se π/2, yo itilize li pou ajisteman konplèks, alòske diferans faz ant bra mitan an se -3 π/4. Konfigirasyon sa a pèmèt entèferans destriktif sou transpòtè a, jan yo montre nan plan konplèks Figi 1 (f) la.
Konfigirasyon eksperimantal ak rezilta yo
Figi 2 (a) montre konfigirasyon eksperimantal gwo vitès la. Yo itilize yon dèlko fòm ond abitrè (Keysight M8194A) kòm sous siyal la, epi yo itilize de anplifikatè RF 60 GHz ki adapte ak faz (ak T entegre) kòm chofè modilatè. Vòltaj polarizasyon GeSi EAM lan se -2.5 V, epi yo itilize yon kab RF ki adapte ak faz pou minimize dezekilib faz elektrik ant chanèl I ak Q yo.
Figi 2: (a) Konfigirasyon eksperimantal gwo vitès, (b) Sipresyon pòtè a 70 Gbaud, (c) To erè ak to done, (d) Konstelasyon a 70 Gbaud. Sèvi ak yon lazè kavite ekstèn komèsyal (ECL) ak yon lajè liy 100 kHz, longèdonn 1555 nm, ak yon puisans 12 dBm kòm pòtè optik la. Apre modilasyon an, siyal optik la anplifye lè l sèvi avèk yonanplifikatè fib dopé ak èrbiyòm(EDFA) pou konpanse pèt kouplaj sou chip ak pèt ensèsyon modilatè.
Nan bout reseptè a, yon Analizè Espèk Optik (OSA) kontwole espèk siyal la ak sipresyon pòtè a, jan yo montre nan Figi 2 (b) pou yon siyal 70 Gbaud. Sèvi ak yon reseptè koyeran doub polarizasyon pou resevwa siyal yo, ki gen ladan yon melanjè optik 90 degre ak katFotodyòd balanse 40 GHz, epi li konekte ak yon osiloskop an tan reyèl (RTO) 33 GHz, 80 GSa/s (Keysight DSOZ634A). Dezyèm sous ECL la ak yon lajè liy 100 kHz itilize kòm yon osilatè lokal (LO). Akòz transmetè a k ap opere anba kondisyon polarizasyon sèl, se sèlman de chanèl elektwonik ki itilize pou konvèsyon analòg-dijital (ADC). Done yo anrejistre sou RTO epi trete lè l sèvi avèk yon procesè siyal dijital offline (DSP).
Jan yo montre nan Figi 2 (c), yo te teste modilatè IQ a lè l sèvi avèk fòma modilasyon QPSK soti nan 40 Gbaud rive nan 75 Gbaud. Rezilta yo endike ke anba kondisyon 7% koreksyon erè desizyon difisil pou pi devan (HD-FEC), vitès la ka rive nan 140 Gb/s; Anba kondisyon 20% koreksyon erè desizyon mou pou pi devan (SD-FEC), vitès la ka rive nan 150 Gb/s. Dyagram konstelasyon an a 70 Gbaud montre nan Figi 2 (d). Rezilta a limite pa Pleasant osiloskop la ki se 33 GHz, ki ekivalan a yon Pleasant siyal apeprè 66 Gbaud.
Jan yo montre nan Figi 2 (b), estrikti twa bra a ka efektivman siprime transpòtè optik yo ak yon to vid ki depase 30 dB. Estrikti sa a pa mande pou siprime transpòtè a nèt epi li kapab itilize tou nan reseptè ki bezwen ton transpòtè pou rekipere siyal yo, tankou reseptè Kramer Kronig (KK). Yo ka ajiste transpòtè a atravè yon chanjman faz bra santral pou reyalize rapò transpòtè/band lateral (CSR) ki nesesè a.
Avantaj ak Aplikasyon
Konpare ak modilatè Mach Zehnder tradisyonèl yo (Modilatè MZM yo) ak lòt modilatè IQ optoelektwonik ki baze sou silikon, modilatè IQ silikon ki pwopoze a gen plizyè avantaj. Premyèman, li kontra enfòmèl ant, plis pase 10 fwa pi piti pase modilatè IQ ki baze souModilatè Mach-Zehnder(eksepte pad koneksyon yo), kidonk ogmante dansite entegrasyon an epi diminye sifas chip la. Dezyèmman, konsepsyon elektwòd anpile a pa mande pou itilizasyon rezistans tèminal, kidonk diminye kapasitans aparèy la ak enèji pou chak bit. Twazyèmman, kapasite sipresyon transpòtè a maksimize rediksyon pouvwa transmisyon an, amelyore efikasite enèji a plis toujou.
Anplis de sa, Pleasant optik GeSi EAM lan trè laj (plis pase 30 nanomèt), sa ki elimine nesesite pou sikwi kontwòl fidbak milti-chanèl ak processeur pou estabilize ak senkronize rezonans modilatè mikwo ond yo (MRM), kidonk senplifye konsepsyon an.
Modilatè IQ kontra enfòmèl ant e efikas sa a trè apwopriye pou transceiver pwochen jenerasyon, gwo kantite chanèl, ak ti transceiver koeran nan sant done yo, sa ki pèmèt pi gwo kapasite ak kominikasyon optik ki pi efikas nan domèn enèji.
Modilatè IQ silikon ak siprime transpòtè a montre pèfòmans ekselan, ak yon vitès transmisyon done ki rive jiska 150 Gb/s anba kondisyon 20% SD-FEC. Estrikti kontra enfòmèl ant 3 bra li ki baze sou GeSi EAM gen avantaj enpòtan an tèm de anprint, efikasite enèji, ak senplisite konsepsyon. Modilatè sa a gen kapasite pou siprime oswa ajiste transpòtè optik la epi li ka entegre ak deteksyon koeran ak konplo deteksyon Kramer Kronig (KK) pou transceiver koeran kontra enfòmèl ant plizyè liy. Reyalizasyon demontre yo pouse realizasyon transceiver optik trè entegre ak efikas pou satisfè demann k ap grandi pou kominikasyon done gwo kapasite nan sant done ak lòt domèn.
Dat piblikasyon: 21 janvye 2025