Ամենաժամանակակից գերբարձր մարման հարաբերակցության էլեկտրաօպտիկական մոդուլյատորը

Ամենավերջինգերբարձր մարման հարաբերակցության էլեկտրաօպտիկական մոդուլյատոր

Չիպային էլեկտրաօպտիկական մոդուլյատորները (սիլիկոնի վրա հիմնված, տրիքինոիդային, բարակ թաղանթային լիթիումի նիոբատ և այլն) ունեն կոմպակտության, բարձր արագության և ցածր էներգիայի սպառման առավելություններ, սակայն դեռևս մեծ մարտահրավերներ կան գերբարձր մարման հարաբերակցությամբ դինամիկ ինտենսիվության մոդուլյացիայի հասնելու համար: Վերջերս չինական համալսարանի մանրաթելային օպտիկական զգայունության համատեղ հետազոտական ​​կենտրոնի հետազոտողները մեծ առաջընթաց են գրանցել սիլիցիումային հիմքերի վրա գերբարձր մարման հարաբերակցությամբ էլեկտրաօպտիկական մոդուլյատորների ոլորտում: Բարձր կարգի օպտիկական ֆիլտրի կառուցվածքի հիման վրա, չիպի վրա տեղադրված սիլիցիումը...էլեկտրաօպտիկական մոդուլյատորմինչև 68 դԲ մարման գործակցով իրականացվում է առաջին անգամ։ Չափսը և էներգիայի սպառումը երկու կարգով փոքր են ավանդականից։AOM մոդուլյատոր, և սարքի կիրառման հնարավորությունը ստուգվում է լաբորատոր DAS համակարգում։

Նկար 1. Ուլտրա-հետազոտության համար նախատեսված փորձարկման սարքի սխեմատիկ դիագրամբարձր մարման հարաբերակցությամբ էլեկտրաօպտիկական մոդուլյատոր

Սիլիկոնային հիմքովէլեկտրաօպտիկական մոդուլյատորՄիկրօղակային ֆիլտրի կառուցվածքի վրա հիմնված Էլեկտրաօպտիկական մոդուլյատորը հասնում է հարթ գոտիային ֆիլտրման և բարձր արտագոտային մերժման հարաբերակցության (>60 դԲ)՝ չորս սիլիցիումային միկրոօղակային ռեզոնատորների շարքային միացման միջոցով: Յուրաքանչյուր միկրոօղակում Pin տիպի էլեկտրաօպտիկական փուլային փոխարկիչի օգնությամբ մոդուլյատորի թափանցելիության սպեկտրը կարող է զգալիորեն փոխվել ցածր կիրառվող լարման դեպքում (<1.5 Վ): Զոնայից դուրս բարձր մերժման հարաբերակցությունը, զուգորդված ֆիլտրի կտրուկ ներքև գլորման բնութագրի հետ, թույլ է տալիս մոդուլացնել մուտքային լույսի ինտենսիվությունը ռեզոնանսային ալիքի երկարությանը մոտ շատ մեծ կոնտրաստով, ինչը շատ նպաստավոր է գերբարձր մարման հարաբերակցությամբ լուսային իմպուլսների ստեղծման համար:

Էլեկտրաօպտիկական մոդուլյատորի մոդուլյացիայի կարողությունը ստուգելու համար թիմը նախ ցուցադրեց սարքի թափանցելիության տատանումը հաստատուն լարման հետ աշխատանքային ալիքի երկարության վրա: Կարելի է տեսնել, որ 1 Վ-ից հետո թափանցելիությունը կտրուկ նվազում է ավելի քան 60 դԲ: Սովորական օսցիլոսպիկ դիտարկման մեթոդների սահմանափակումների պատճառով հետազոտական ​​խումբը կիրառում է ինքնահետերոդինային ինտերֆերենցիայի չափման մեթոդը և օգտագործում է սպեկտրոմետրի մեծ դինամիկ տիրույթը՝ մոդուլյատորի գերբարձր դինամիկ մարման հարաբերակցությունը բնութագրելու համար իմպուլսային մոդուլյացիայի ընթացքում: Փորձարարական արդյունքները ցույց են տալիս, որ մոդուլյատորի ելքային լույսի իմպուլսն ունի մինչև 68 դԲ մարման հարաբերակցություն, իսկ մարման հարաբերակցությունը՝ ավելի քան 65 դԲ՝ մի քանի ռեզոնանսային ալիքի երկարության դիրքերի մոտ: Մանրամասն հաշվարկից հետո էլեկտրոդին բեռնված իրական RF շարժիչի լարումը մոտ 1 Վ է, իսկ մոդուլյացիայի հզորության սպառումը կազմում է ընդամենը 3.6 մՎտ, ինչը երկու կարգի մեծությամբ փոքր է ավանդական AOM մոդուլյատորի հզորության սպառումից:

Սիլիցիումի վրա հիմնված էլեկտրաօպտիկական մոդուլյատորի կիրառումը թվային ազդանշանային համակարգում կարող է կիրառվել ուղղակի հայտնաբերման թվային ազդանշանային համակարգում՝ չիպի վրա մոդուլյատորը փաթեթավորելով: Ընդհանուր տեղային ազդանշանային հետերոդինային ինտերֆերոմետրիայից տարբերվող, այս համակարգում ընդունվում է չհավասարակշռված Միշելսոնի ինտերֆերոմետրիայի դեմոդուլյացիայի ռեժիմը, որպեսզի մոդուլյատորի օպտիկական հաճախականության տեղաշարժի էֆեկտը անհրաժեշտ չլինի: Սինուսոիդալ տատանման ազդանշանների պատճառած փուլային փոփոխությունները հաջողությամբ վերականգնվում են 3 ալիքների Ռելեյի ցրված ազդանշանների դեմոդուլյացիայի միջոցով՝ օգտագործելով ավանդական IQ դեմոդուլյացիայի ալգորիթմ: Արդյունքները ցույց են տալիս, որ SNR-ը մոտ 56 դԲ է: Հետագայում ուսումնասիրվում է հզորության սպեկտրալ խտության բաշխումը սենսորային մանրաթելի ամբողջ երկարությամբ՝ ±100 Հց ազդանշանի հաճախականության տիրույթում: Բացի տատանման դիրքում և հաճախականության վրա ակնառու ազդանշանից, նկատվում է, որ կան որոշակի հզորության սպեկտրալ խտության արձագանքներ այլ տարածական տեղանքներում: ±10 Հց տիրույթում և տատանման դիրքից դուրս խաչաձև խոսակցության աղմուկը միջինացվում է մանրաթելի երկարությամբ, և տարածության մեջ միջին SNR-ը կազմում է ոչ պակաս, քան 33 դԲ:

Նկար 2

Օպտիկական մանրաթելային բաշխված ակուստիկ զգայուն համակարգի սխեմատիկ դիագրամ։

բ Դեմոդուլացված ազդանշանի հզորության սպեկտրալ խտություն։

c, d տատանման հաճախականությունները հզորության սպեկտրալ խտության բաշխման մոտ՝ զգայուն մանրաթելի երկայնքով։

Այս ուսումնասիրությունը առաջինն է, որը հասնում է սիլիցիումի վրա էլեկտրաօպտիկական մոդուլյատորի՝ գերբարձր մարման հարաբերակցությամբ (68 դԲ), և հաջողությամբ կիրառվել է DAS համակարգերում, և առևտրային AOM մոդուլյատորի օգտագործման ազդեցությունը շատ մոտ է, իսկ չափսը և էներգիայի սպառումը երկու կարգով փոքր են վերջինից, ինչը, ինչպես սպասվում է, կարևոր դեր կխաղա մանրանկարչական, ցածր էներգիայի բաշխված մանրաթելային զգայուն համակարգերի հաջորդ սերնդի մեջ: Բացի այդ, CMOS լայնածավալ արտադրական գործընթացը և սիլիցիումի վրա հիմնված սարքավորումների չիպի վրա ինտեգրման հնարավորությունը...օպտոէլեկտրոնային սարքերկարող է մեծապես նպաստել չիպի վրա հիմնված բաշխված մանրաթելային զգայուն համակարգերի վրա հիմնված ցածրարժեք, բազմասարք մոնոլիտ ինտեգրված մոդուլների նոր սերնդի զարգացմանը։