Оптоэлектроникии паймоне, ки дар асоси кремний асос ёфтаастМодулятори IQбарои алоқаи мутаносиби баландсуръат
Талаботи афзоянда ба суръати баландтари интиқоли додаҳо ва интиқолдиҳандаҳои каммасрафи энергия дар марказҳои додаҳо боиси рушди компютерҳои паймонҳои баландсифат гардид.модуляторҳои оптикӣ. Технологияи оптоэлектроникии кремний (SiPh) ба платформаи ояндадор барои ҳамгироӣ кардани ҷузъҳои гуногуни фотоникӣ ба як чипи ягона табдил ёфта, ҳалли паймон ва камхарҷро фароҳам меорад. Ин мақола як модулятори нави интиқолдиҳандаи кремнийи IQ-ро дар асоси GeSi EAMs, ки метавонад бо басомади то 75 Гбауд кор кунад, омӯхта мешавад.
Тарҳ ва хусусиятҳои дастгоҳ
Модулятори пешниҳодшудаи IQ сохтори паймоне аз се дастро қабул мекунад, ки дар расми 1 (а) нишон дода шудааст. Аз се GeSi EAM ва се ивазкунандаи фазаҳои термооптикӣ иборат аст, ки конфигуратсияи симметриро қабул мекунанд. Нури воридотӣ ба чип тавассути пайвасткунаки гратӣ (GC) пайваст карда мешавад ва ба се роҳ тавассути интерферометри мултимоди 1 × 3 (MMI) баробар тақсим карда мешавад. Пас аз гузаштан аз модулятор ва ивазкунандаи фаза, рӯшноӣ бо дигар 1 × 3 MMI дубора муттаҳид карда мешавад ва сипас ба нахи як режим (SSMF) пайваст карда мешавад.
Расми 1: (а) Тасвири микроскопии модулятори IQ; (б) – (г) EO S21, спектри таносуби нобудшавӣ ва интиқоли як EAM GeSi; $E) Диаграммаи схематикии модулятори IQ ва фазаи оптикии мувофиќ ивазкунандаи фаза; (е) Намоиши фурўи интиқолдиҳанда дар ҳавопаймои мураккаб. Тавре ки дар расми 1 (b) нишон дода шудааст, GeSi EAM дорои маҷрои васеи электро-оптикӣ мебошад. Расми 1 (б) параметри S21-и як сохтори санҷишии EAM-и GeSi-ро бо истифода аз таҳлилгари ҷузъҳои оптикии 67 ГГц (LCA) чен кардааст. Дар расмҳои 1 (в) ва 1 (г) мутаносибан спектрҳои коэффитсиенти статикии нобудшавӣ (ER) дар шиддатҳои гуногуни доимӣ ва интиқол дар дарозии мавҷи 1555 нанометр тасвир шудаанд.
Тавре ки дар расми 1 (д) нишон дода шудааст, хусусияти асосии ин тарҳ қобилияти пахш кардани интиқолдиҳандагони оптикӣ тавассути танзими тағирёбандаи фазаҳои ҳамгирошуда дар бозуи миёна мебошад. Фарқи марҳилаи байни дастҳои болоӣ ва поёнӣ π/2 аст, ки барои танзими мураккаб истифода мешавад, дар ҳоле ки фарқияти фазаҳо байни бозуи миёна -3 π/4 аст. Ин конфигуратсия имкон медиҳад, ки дахолати харобиовар ба интиқолдиҳанда, тавре ки дар ҳамвории мураккаби расми 1 (f) нишон дода шудааст.
Танзимоти таҷрибавӣ ва натиҷаҳо
Дастгоҳи таҷрибавии баландсуръат дар расми 2 (а) нишон дода шудааст. Генератори шакли мавҷи ихтиёрӣ (Keysight M8194A) ҳамчун манбаи сигнал истифода мешавад ва ҳамчун драйверҳои модулятор ду щуввазиёдкунандаи фазаи 60 ГГц мувофиқи РБ (бо рахҳои маҷмӯӣ) истифода мешаванд. Шиддати ғарази GeSi EAM -2,5 В аст ва сими мувофиқи фазаи РБ барои кам кардани номутобиқатии фазаҳои электрикӣ байни каналҳои I ва Q истифода мешавад.
Тасвири 2: (а) Насби таҷрибавии баландсуръат, (б) Қатъи интиқолдиҳанда дар 70 Гбауд, (в) Сатҳи хатогӣ ва суръати маълумот, (г) Созвездие дар 70 Гбауд. Ҳамчун интиқолдиҳандаи оптикӣ як лазери тиҷоратии холигии беруниро (ECL) бо паҳнои хатти 100 кГц, дарозии мавҷ 1555 нм ва қудрати 12 дБм истифода баред. Пас аз модуляция, сигнали оптикӣ бо истифода аз якпурқувваткунандаи нахи эрбиум(EDFA) барои ҷуброн кардани талафоти пайвастшавӣ дар чип ва талафоти воридкунии модулятор.
Дар охири қабул, таҳлилгари оптикии спектр (OSA) спектри сигнал ва пахшкунандаи интиқолдиҳандаро, тавре ки дар расми 2 (б) барои сигнали 70 Гбауд нишон дода шудааст, назорат мекунад. Барои қабули сигналҳо, ки аз миксерҳои оптикии 90 дараҷа ва чор иборат аст, як қабулкунаки дугонаи поляризатсияро истифода баредФотодиодҳои мутавозуни 40 ГГц, ва ба осциллографи 33 ГГц, 80 GSa/s дар вақти воқеӣ (RTO) пайваст карда шудааст (Keysight DSOZ634A). Манбаи дуюми ECL бо паҳнои хатти 100 кГц ҳамчун осциллятори маҳаллӣ (LO) истифода мешавад. Аз сабаби он ки интиқолдиҳанда дар шароити ягонаи поляризатсия кор мекунад, барои табдили аналогӣ ба рақамӣ (ADC) танҳо ду канали электронӣ истифода мешавад. Маълумот дар RTO сабт карда мешавад ва бо истифода аз протсессори сигнали рақамии офлайнӣ (DSP) коркард карда мешавад.
Тавре ки дар расми 2 (c) нишон дода шудааст, модулятори IQ бо истифода аз формати модуляцияи QPSK аз 40 Гбауд то 75 Гбауд санҷида шуд. Натиљањо нишон медињанд, ки дар шароити 7% сахти ќарор оид ба ислоњи хатогињои пеш (HD-FEC), суръат метавонад ба 140 Гб/с расад; Дар ҳолати 20% ислоҳи хатогии мулоим (SD-FEC), суръат метавонад ба 150 Гб / с расад. Диаграммаи бурҷ дар 70 Гбауд дар расми 2 (г) нишон дода шудааст. Натиҷа бо маҷрои осциллографи 33 ГГц маҳдуд аст, ки ба паҳнои сигнали тақрибан 66 Гбауд баробар аст.
Тавре ки дар расми 2 (b) нишон дода шудааст, сохтори се дастӣ метавонад интиқолдиҳандагони оптикиро бо суръати холӣ аз 30 дБ зиёд фурў барад. Ин сохтор қатъи пурраи интиқолдиҳандаро талаб намекунад ва инчунин метавонад дар қабулкунандаҳое истифода шавад, ки оҳангҳои интиқолдиҳандаро барои барқарор кардани сигналҳо талаб мекунанд, ба монанди қабулкунакҳои Крамер Крониг (КК). Интиқолдиҳандаро тавассути ивазкунандаи марҳилаи марказии бозу танзим кардан мумкин аст, то ба таносуби интиқолдиҳанда ба таносуби паҳлӯ (CSR) ноил шавад.
Афзалиятҳо ва барномаҳо
Дар муқоиса бо модуляторҳои анъанавии Mach Zehnder (Модуляторҳои MZM) ва дигар модуляторҳои оптоэлектроникии IQ дар асоси кремний, модулятори пешниҳодшудаи кремнийи IQ бартариҳои зиёд дорад. Аввалан, он аз ҷиҳати андоза паймон аст, ки нисбат ба модуляторҳои IQ дар асоси беш аз 10 маротиба хурдтар астМодуляторҳои Mach Zehnder(ба истиснои pads bonding), ба ин васила зичии ҳамгироӣ зиёд ва кам кардани майдони чип. Сониян, тарҳи электроди чуќурї истифодаи резисторњои терминалро талаб намекунад ва ба ин васила иќтидори дастгоҳ ва энергияро дар як бит кам мекунад. Сеюм, қобилияти рафъи интиқолдиҳанда коҳиши қудрати интиқолро ба ҳадди аксар мерасонад ва минбаъд самаранокии энергияро беҳтар мекунад.
Илова бар ин, фарохмаҷрои оптикии GeSi EAM хеле васеъ (зиёда аз 30 нанометр) буда, зарурати схемаҳои назорати бисёрканал ва протсессорҳоро барои мӯътадилсозӣ ва ҳамоҳангсозии резонанси модуляторҳои микроволновка (MRMs) аз байн мебарад ва ба ин васила тарҳро содда мекунад.
Ин модулятори паймон ва самараноки IQ барои насли оянда, миқдори зиёди каналҳо ва интиқолдиҳандаҳои хурди ҳамоҳангшуда дар марказҳои додаҳо хеле мувофиқ аст, ки қобилияти баландтар ва иртиботи оптикии каммасрафро фароҳам меорад.
Модулятори интиқолдиҳандаи кремнийи IQ, ки дар шароити 20% SD-FEC суръати интиқоли маълумот то 150 Гб/с мебошад, кори аъло нишон медиҳад. Сохтори паймоне, ки 3-аслуи он дар асоси GeSi EAM асос ёфтааст, аз нигоҳи изофӣ, самаранокии энергия ва соддагии тарроҳӣ бартариҳои назаррас дорад. Ин модулятор дорои қобилияти пахш кардан ё танзим кардани интиқолдиҳандаи оптикӣ мебошад ва метавонад бо схемаҳои муайянкунии когерентӣ ва Крамер Крониг (KK) барои трансиверҳои паймонҳои бисёрсатрӣ муттаҳид карда шавад. Муваффақиятҳои намоишшуда ба татбиқи интиқолдиҳандаҳои оптикии хеле ҳамгирошуда ва самаранок барои қонеъ кардани талаботи афзоянда ба иртиботи дорои иқтидори баланд дар марказҳои додаҳо ва дигар соҳаҳо мусоидат мекунанд.
Вақти фиристодан: январ-21-2025