Dènye modilatè elektwo-optik ak rapò ekstansyon ultra-wo a

Dènye amodilatè elektwo-optik ak rapò ekstansyon ultra-wo

Modilatè elektwo-optik sou chip (ki baze sou Silisyòm, trikinoid, fim mens niobat ityòm, elatriye) gen avantaj tankou konpakte, gwo vitès ak konsomasyon enèji ki ba, men toujou gen gwo defi pou reyalize modilasyon entansite dinamik ak yon rapò ekstèksyon ultra-wo. Dènyèman, chèchè nan yon Sant Rechèch Konjwen pou Deteksyon Fib Optik nan yon inivèsite Chinwa te fè yon gwo avansman nan domèn modilatè elektwo-optik ak yon rapò ekstèksyon ultra-wo sou substrats Silisyòm. Baze sou estrikti filtè optik lòd segondè a, Silisyòm sou chip la...modilatè elektwo-optikak yon rapò ekstansyon jiska 68 dB reyalize pou premye fwa. Gwosè a ak konsomasyon enèji a pi piti de fwa pase sa yo ki tradisyonèl yoModilatè AOM, epi yo verifye posibilite aplikasyon aparèy la nan sistèm DAS laboratwa a.

Figi 1 Dyagram eskematik aparèy tès pou ultramodilatè elektwo-optik ak rapò ekstansyon segondè

Ki baze sou Silisyòmmodilatè elektwo-optikBaze sou estrikti filtè mikwo-bag ki konekte a, li sanble ak filtè elektrik klasik la. Modilatè elektwo-optik la reyalize yon filtraj bandpass plat ak yon rapò rejè andeyò band ki wo (>60 dB) atravè kouplaj seri kat rezonatè mikwo-bag ki baze sou silikon. Avèk èd yon chanjman faz elektwo-optik tip Pin nan chak mikwo-bag, spectre transmisyon modilatè a ka chanje anpil lè vòltaj aplike a ba (<1.5 V). Rapò rejè andeyò band ki wo a, konbine avèk karakteristik woulman desann filtè a, pèmèt entansite limyè antre a toupre longèdonn rezonans lan module avèk yon kontras ki trè gwo, ki trè fezab pou pwodiksyon pulsasyon limyè ki gen yon rapò ekstèksyon ultra-wo.

Pou verifye kapasite modilasyon modilatè elektwo-optik la, ekip la te premye demontre varyasyon transmisyon aparèy la ak vòltaj DC a nan longèdonn fonksyònman an. Nou ka wè ke apre 1 V, transmisyon an bese sevèman plis pase 60 dB. Akòz limitasyon metòd obsèvasyon osiloskop konvansyonèl yo, ekip rechèch la adopte metòd mezi entèferans oto-eterodin, epi li itilize gwo ranje dinamik espektwomèt la pou karakterize rapò ekstèksyon dinamik ultra-wo modilatè a pandan modilasyon pulsasyon. Rezilta eksperimantal yo montre ke pulsasyon limyè pwodiksyon modilatè a gen yon rapò ekstèksyon jiska 68 dB, ak yon rapò ekstèksyon plis pase 65 dB toupre plizyè pozisyon longèdonn rezonans. Apre kalkil detaye, vòltaj kondwi RF aktyèl ki chaje nan elektwòd la se anviwon 1 V, epi konsomasyon pouvwa modilasyon an se sèlman 3.6 mW, ki se de lòd mayitid pi piti pase konsomasyon pouvwa modilatè AOM konvansyonèl la.

Aplikasyon modilatè elektwo-optik ki baze sou Silisyòm nan sistèm DAS la ka aplike nan yon sistèm DAS deteksyon dirèk lè yo mete modilatè sou chip la. Kontrèman ak entèferometri eterodin siyal lokal jeneral la, mòd demodilasyon entèferometri Michelson ki pa balanse a adopte nan sistèm sa a, kidonk efè chanjman frekans optik modilatè a pa nesesè. Chanjman faz ki koze pa siyal vibrasyon sinisoyidal yo retabli avèk siksè pa demodilasyon siyal Rayleigh gaye nan 3 chanèl lè l sèvi avèk algorithm demodilasyon IQ konvansyonèl la. Rezilta yo montre ke SNR a se anviwon 56 dB. Yo plis envestige distribisyon dansite espektral pouvwa a sou tout longè fib detèktè a nan seri frekans siyal ±100 Hz. Anplis siyal enpòtan nan pozisyon ak frekans vibrasyon an, yo obsève ke gen sèten repons dansite espektral pouvwa nan lòt kote espasyal yo. Bri diafoni an nan seri ±10 Hz ak deyò pozisyon vibrasyon an mwayèn sou longè fib la, epi SNR mwayèn nan espas la pa mwens pase 33 dB.

Figi 2

Yon dyagram eskematik yon sistèm deteksyon akoustik distribye pa fib optik.

b Dansite espektral puisans siyal demodule.

c, d frekans vibrasyon toupre distribisyon dansite espektral pouvwa a sou fib deteksyon an.

Etid sa a se premye etid ki reyalize yon modilatè elektwo-optik sou silikon ak yon rapò ekstenksyon ultra-wo (68 dB), epi ki aplike avèk siksè nan sistèm DAS, epi efè itilizasyon modilatè AOM komèsyal la trè pre, epi gwosè ak konsomasyon enèji a pi piti de lòd mayitid pase lèt la, ki espere jwe yon wòl kle nan pwochen jenerasyon sistèm deteksyon fib distribye miniaturize ak ki gen ti pouvwa. Anplis de sa, pwosesis fabrikasyon CMOS sou gwo echèl ak kapasite entegrasyon sou chip nan silikon ki baze sou...aparèy optoelektwonikka ankouraje anpil devlopman yon nouvo jenerasyon modil entegre monolitik milti-aparèy ki pa koute chè, ki baze sou sistèm deteksyon fib distribye sou chip.