Навтарин модулятори электро-оптикии таносуби аз байн рафтани ултра баланд

Охиринмодулятори электро-оптикӣ таносуби нобудшавии ултра-баланд

Модуляторҳои электро-оптикии чипӣ (дар асоси кремний, трикиноид, ниобати литийи лоғар ва ғайра) бартариҳои паймонӣ, суръати баланд ва масрафи ками нерӯи барқ ​​доранд, аммо барои ноил шудан ба модуляцияи шиддатнокии динамикӣ бо таносуби ултра-баланди нобудшавӣ ҳанӯз мушкилоти бузург вуҷуд доранд. Ба наздикӣ, муҳаққиқони Маркази тадқиқотии муштарак оид ба ҳассосияти нахи оптикӣ дар як донишгоҳи Чин дар соҳаи модуляторҳои электро-оптикии таносуби аз байн рафтани ултра баланд дар субстратҳои кремний як пешрафти бузург ба даст оварданд. Дар асоси сохтори филтри оптикии баланд, кремний дар чипмодулятори электро-оптикйбо коэффисиенти нобудшавӣ то 68 дБ бори аввал амалӣ карда мешавад. Андоза ва истеъмоли қувваи барқ ​​аз андозаи анъанавӣ ду дараҷа хурдтар астМодулятори AOM, ва имконпазирии татбиқи дастгоҳ дар системаи лабораторияи DAS санҷида мешавад.

Тасвири 1 Диаграммаи схемавии дастгоҳи санҷишӣ барои ултрамодулятори электро-оптикии таносуби баланди нобудшавӣ

Дар асоси кремниймодулятори электро-оптикйдар асоси сохтори филтри микрорингҳои пайвастшуда ба филтри электрикии классикӣ монанд аст. Модулятори электро-оптикӣ тавассути пайвастани силсилаи чор резонаторҳои микрорингҳои бар кремний асосёфта ба филтркунии ҳамвор ва таносуби радкунии баланд (>60 дБ) ноил мешавад. Бо ёрии ивазкунандаи фазаи электро-оптикии типи Пин дар хар як микроринг спектри гузариши модуляторро дар шиддати пасти истифодашаванда (<1,5 В) хеле тагйир додан мумкин аст. Таносуби баланди радкунии банд дар якҷоягӣ бо хусусияти чархзании филтри нишеб имкон медиҳад, ки шиддати нури воридшаванда дар наздикии мавҷи резонансӣ бо контрасти хеле калон модуляция карда шавад, ки барои тавлиди импулсҳои нури таносуби ултра-баланд хеле мусоид аст.

Барои санҷидани қобилияти модуляцияи модулятори электро-оптикӣ, гурӯҳ аввал тағирёбии интиқоли дастгоҳро бо шиддати DC дар дарозии мавҷҳои корӣ нишон дод. Дидан мумкин аст, ки пас аз 1 В гузаранда якбора аз 60 дБ паст мешавад. Аз сабаби маҳдудияти усулҳои анъанавии мушоҳидаи осциллограф, гурӯҳи тадқиқотӣ усули ченкунии дахолати худидоракунии гетеродинро қабул мекунад ва диапазони калони динамикии спектрометрро барои тавсифи таносуби ултра баланди динамикии нобудшавии модулятор ҳангоми модуляцияи набз истифода мебарад. Натиҷаҳои таҷрибавӣ нишон медиҳанд, ки набзи нури баромади модулятор дорои таносуби хомӯшшавӣ то 68 дБ ва таносуби хомӯшшавӣ беш аз 65 дБ дар наздикии якчанд мавқеъҳои дарозии мавҷҳои резонансӣ мебошад. Пас аз ҳисобкунии муфассал, шиддати воқеии гардонандаи РБ, ки ба электрод бор карда шудааст, тақрибан 1 В аст ва масрафи қувваи модуляторӣ ҳамагӣ 3,6 мВт аст, ки аз истеъмоли муқаррарии қувваи модулятори AOM ду дараҷа хурдтар аст.

Татбиқи модулятори электро-оптикии кремний дар системаи DAS метавонад ба системаи бевоситаи DAS тавассути бастабандии модулятори чип татбиқ карда шавад. Дар ин система аз интерферометрияи умумии гетеродинии локалй-сигнал фарк карда, режими демодуляцияи интерферометрияи гайримувозанашудаи Михельсон кабул карда шудааст, то ки таъсири таги басомади оптикии модулятор талаб карда нашавад. Тағйироти фазавӣ, ки дар натиҷаи сигналҳои ларзиши синусоида ба вуҷуд омадаанд, тавассути демодуляцияи сигналҳои парокандаи Рэйли 3 канал бо истифода аз алгоритми демодулятсияи анъанавии IQ бомуваффақият барқарор карда мешаванд. Натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки SNR тақрибан 56 дБ аст. Тақсимоти зичии спектри қувва дар тамоми дарозии нахи сенсор дар диапазони басомади сигнал ±100 Гц минбаъд таҳқиқ карда мешавад. Ба ғайр аз сигнали барҷаста дар мавқеъ ва басомади ларзиш, мушоҳида мешавад, ки дар дигар маконҳои фазоӣ аксуламалҳои муайяни зичии спектри қувва вуҷуд доранд. Садои байниҳамдигарӣ дар диапазони ±10 Гц ва берун аз мавқеи ларзиш дар тӯли дарозии нах ба ҳисоби миёна ҳисоб карда мешавад ва SNR миёна дар фазо на камтар аз 33 дБ аст.

Расми 2

Диаграммаи схематикии системаи ҳассосии акустикии тақсимшудаи нахи оптикӣ.

б Зичии спектри қувваи сигнали демодуляцияшуда.

в, d басомадҳои ларзиш дар наздикии тақсимоти зичии спектри қувва дар баробари нахи ҳассос.

Ин тадқиқот аввалин шуда ба як модулятори электро-оптикӣ дар кремний бо коэффитсиенти ултра-баланди нобудшавӣ (68 дБ) ноил шуда, бомуваффақият дар системаҳои DAS татбиқ карда мешавад ва таъсири истифодаи модулятори тиҷории AOM хеле наздик аст ва ҳаҷм ва масрафи нерӯи барқ ​​аз охирин ду дараҷа хурдтар аст, ки интизор меравад дар насли ояндаи системаҳои хурди тақсимшудаи нахҳо нақши калидӣ бозад. Илова бар ин, раванди миқёси истеҳсолии CMOS ва қобилияти ҳамгироии чипҳо дар асоси кремнийдастгоҳҳои оптоэлектронӣметавонад ба рушди насли нави модулҳои ҳамгирошудаи монолитии камхарҷ ва бисёрдастгоҳ дар асоси чипҳои тақсимшудаи системаҳои ҳассосии нах мусоидат кунад.