Охиринмодулятори электрооптикии таносуби хеле баланди нобудшавӣ
Модуляторҳои электрооптикии рӯи чип (дар асоси кремний, трихиноид, ниобати литийи плёнкаи тунук ва ғайра) бартариҳои фишурдашавӣ, суръати баланд ва истеъмоли ками энергияро доранд, аммо барои ноил шудан ба модулятсияи шиддати динамикӣ бо таносуби ултрабаланд бо нобудшавӣ ҳанӯз ҳам мушкилоти зиёд вуҷуд доранд. Ба наздикӣ, муҳаққиқони Маркази муштараки тадқиқотии ҳассосияти нахи оптикӣ дар як донишгоҳи Чин дар соҳаи модуляторҳои электрооптикии дорои таносуби ултрабаланд бо нобудшавӣ дар субстратҳои кремний як пешрафти бузурге ба даст оварданд. Бар асоси сохтори филтри оптикии тартиби баланд, кремнийи рӯи чип...модулятори электрооптикӣбо нишондиҳандаи хомӯшшавӣ то 68 дБ бори аввал амалӣ карда шуд. Андоза ва истеъмоли қувваи барқ ду тартиби бузургтар аз миқдори анъанавӣ мебошад.Модулятори AOM, ва имконияти истифодаи дастгоҳ дар системаи DAS-и лабораторӣ тасдиқ карда мешавад.
Расми 1. Диаграммаи схемавии дастгоҳи озмоишӣ барои ултрамодулятори электрооптикии нисбати нобудшавии баланд
Дорухат дар асоси силиконмодулятори электрооптикӣДар асоси сохтори филтри микроҳалқаи пайвастшуда, ба филтри классикии электрикӣ монанд аст. Модулятори электрооптикӣ тавассути пайвасткунии силсилавии чор резонатори микроҳалқаи асоси кремний ба филтркунии банди ҳамвор ва нисбати баланди радди берун аз банд (>60 дБ) ноил мегардад. Бо ёрии ивазкунандаи фазаи электрооптикии навъи Pin дар ҳар як микроҳалқа, спектри гузариши модуляторро дар шиддати пасти татбиқшуда (<1.5 В) ба таври назаррас тағйир додан мумкин аст. Нисбати баланди радди берун аз банд дар якҷоягӣ бо хусусияти ғалтаки нишебии филтр имкон медиҳад, ки шиддати нури вуруд дар наздикии дарозии мавҷи резонансӣ бо контрасти хеле калон модулятсия карда шавад, ки барои истеҳсоли импулсҳои нури дорои нисбати баланди хомӯшшавӣ хеле мусоид аст.
Барои санҷидани қобилияти модулятсияи модулятори электрооптикӣ, даста аввал тағирёбии гузариши дастгоҳро бо шиддати доимии ҷараёни мавҷ дар дарозии мавҷи корӣ нишон дод. Дидан мумкин аст, ки пас аз 1 В, гузариши он аз 60 дБ якбора паст мешавад. Аз сабаби маҳдудияти усулҳои анъанавии мушоҳидаи осциллографӣ, гурӯҳи тадқиқотӣ усули андозагирии интерференсияи худгетеродинро қабул мекунад ва диапазони калони динамикии спектрометрро барои тавсифи таносуби хомӯшшавии динамикии ултрабаланд ҳангоми модулятсияи импулсӣ истифода мебарад. Натиҷаҳои таҷрибавӣ нишон медиҳанд, ки импулси нури баромади модулятор таносуби хомӯшшавӣ то 68 дБ ва таносуби хомӯшшавӣ дар наздикии якчанд мавқеъҳои дарозии мавҷи резонансӣ беш аз 65 дБ дорад. Пас аз ҳисобкунии муфассал, шиддати воқеии гардонандаи RF, ки ба электрод бор карда шудааст, тақрибан 1 В аст ва истеъмоли қувваи модулятсия танҳо 3,6 мВт аст, ки ду тартиби бузургӣ аз истеъмоли қувваи модулятори анъанавии AOM хурдтар аст.
Истифодаи модулятори электрооптикии асоси кремний дар системаи DAS метавонад ба системаи DAS-и ошкоркунии мустақим тавассути бастабандии модулятори дар чип татбиқ карда шавад. Бар хилофи интерферометрияи умумии гетеродинии сигнали маҳаллӣ, дар ин система режими демодулятсияи интерферометрияи ғайримутавозини Мишелсон қабул карда шудааст, то таъсири тағйири басомади оптикии модулятор лозим набошад. Тағйироти фаза, ки аз сигналҳои ларзиши синусоидӣ ба вуҷуд омадаанд, бо истифода аз алгоритми демодулятсияи анъанавии IQ бомуваффақият бо демодулятсияи сигналҳои парокандаи Рейли аз 3 канал барқарор карда мешаванд. Натиҷаҳо нишон медиҳанд, ки SNR тақрибан 56 дБ аст. Тақсимоти зичии спектралии қувва дар тамоми дарозии нахи сенсор дар диапазони басомади сигнал ±100 Гц минбаъд таҳқиқ карда мешавад. Ғайр аз сигнали намоён дар мавқеъ ва басомади ларзиш, мушоҳида мешавад, ки дар дигар маконҳои фазоӣ вокунишҳои муайяни зичии спектралии қувва мавҷуданд. Садои байниҳамдигарӣ дар диапазони ±10 Гц ва берун аз мавқеи ларзиш дар тӯли дарозии нах ба ҳисоби миёна гирифта мешавад ва SNR-и миёна дар фазо на камтар аз 33 дБ аст.
Расми 2
Диаграммаи схематикии системаи сенсории акустикии тақсимшудаи нахи оптикӣ.
b Зичии спектралии қувваи сигнали демодулятсияшуда.
басомадҳои ларзиши c, d дар наздикии тақсимоти зичии спектралии қувва дар баробари нахи сенсорӣ.
Ин таҳқиқот аввалин таҳқиқотест, ки ба модулятори электрооптикӣ дар кремний бо нишондиҳандаи хеле баланди нобудшавӣ (68 дБ) ноил гардид ва бомуваффақият дар системаҳои DAS татбиқ карда шуд ва таъсири истифодаи модулятори тиҷоратии AOM хеле наздик аст ва андоза ва истеъмоли қувва ду тартиби бузургӣ хурдтар аз охирин аст, ки интизор меравад дар насли ояндаи системаҳои сенсории нахи тақсимшудаи миниатюрӣ ва камқувват нақши калидӣ бозад. Илова бар ин, раванди истеҳсолии миқёси калони CMOS ва қобилияти ҳамгироии дар чип дар асоси кремний...дастгоҳҳои оптоэлектронӣметавонад ба рушди насли нави модулҳои интегралии монолитӣ бо арзиши кам ва бисёрдастгоҳ, ки дар асоси системаҳои сенсории нахи тақсимшуда дар асоси чип сохта шудаанд, мусоидати назаррас кунад.
Вақти нашр: 18 марти соли 2025