ကျစ်လစ်သိပ်သည်းသော ဆီလီကွန်အခြေခံ optoelectronicIQ မော်ဂျူလာမြန်နှုန်းမြင့် ညီညွတ်သော ဆက်သွယ်ရေးအတွက်
ဒေတာစင်တာများတွင် ဒေတာထုတ်လွှင့်မှုနှုန်းမြင့်မားခြင်းနှင့် စွမ်းအင်ချွေတာသော transceiver များအတွက် တိုးမြင့်လာသော ၀ယ်လိုအားသည် ကျစ်လစ်သိပ်သည်းသော မြင့်မားသောစွမ်းဆောင်ရည်ရှိသော transceiver များ ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်မှုကို မောင်းနှင်ပေးခဲ့ပါသည်။အလင်းတန်း မော်ဂျူလာများဆီလီကွန်အခြေပြု optoelectronic နည်းပညာ (SiPh) သည် တစ်ခုတည်းသောချစ်ပ်ပေါ်တွင် photonic အစိတ်အပိုင်းအမျိုးမျိုးကို ပေါင်းစပ်ရန်အတွက် အလားအလာကောင်းသော ပလက်ဖောင်းတစ်ခု ဖြစ်လာပြီး ကျစ်လစ်ပြီး ကုန်ကျစရိတ်သက်သာသော ဖြေရှင်းချက်များကို ဖြစ်စေသည်။ ဤဆောင်းပါးသည် 75 Gbaud အထိ ကြိမ်နှုန်းဖြင့် လည်ပတ်နိုင်သော GeSi EAMs များကို အခြေခံသည့် ထူးခြားဆန်းသစ်သော carrier suppressed silicon IQ modulator တစ်ခုကို လေ့လာပါမည်။
စက်ပစ္စည်းဒီဇိုင်းနှင့် ဝိသေသလက္ခဏာများ
အဆိုပြုထားသော IQ modulator သည် ပုံ ၁ (က) တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း ကျစ်လစ်သော three arm structure ကို အသုံးပြုထားသည်။ GeSi EAM သုံးခုနှင့် thermo optical phase shifters သုံးခုဖြင့် ဖွဲ့စည်းထားပြီး symmetrical configuration ကို လက်ခံထားသည်။ input light ကို grating coupler (GC) မှတစ်ဆင့် chip ထဲသို့ ချိတ်ဆက်ပြီး 1×3 multimode interferometer (MMI) မှတစ်ဆင့် လမ်းကြောင်းသုံးခုအဖြစ် ညီညီညာညာ ပိုင်းခြားထားသည်။ modulator နှင့် phase shifter ကို ဖြတ်သန်းပြီးနောက် light ကို အခြား 1×3 MMI ဖြင့် ပြန်လည်ပေါင်းစပ်ပြီးနောက် single-mode fiber (SSMF) နှင့် ချိတ်ဆက်သည်။
ပုံ ၁: (က) IQ modulator ၏ အဏုကြည့်မှန်ပြောင်းဖြင့်မြင်ရသောပုံ၊ (ခ) – (ဃ) EO S21၊ extinction ratio spectrum နှင့် single GeSi EAM ၏ transmittance၊ (င) IQ modulator နှင့် phase shifter ၏ သက်ဆိုင်ရာ optical phase ၏ Schematic diagram၊ (စ) complex plane ပေါ်ရှိ Carrier suppression representation။ ပုံ ၁ (ခ) တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း၊ GeSi EAM တွင် electro-optic bandwidth ကျယ်ပြန့်သည်။ ပုံ ၁ (ခ) သည် 67 GHz optical component analyzer (LCA) ကို အသုံးပြု၍ single GeSi EAM စမ်းသပ်မှုဖွဲ့စည်းပုံ၏ S21 parameter ကို တိုင်းတာခဲ့သည်။ ပုံ ၁ (ဂ) နှင့် ၁ (ဃ) တို့သည် အသီးသီး DC voltage အမျိုးမျိုးတွင် static extinction ratio (ER) spectra များနှင့် 1555 nanometers wavelength တွင် transmission ကို သရုပ်ဖော်ထားသည်။
ပုံ ၁ (င) တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း၊ ဤဒီဇိုင်း၏ အဓိကအင်္ဂါရပ်မှာ အလယ်လက်မောင်းရှိ ပေါင်းစပ်ထားသော phase shifter ကို ချိန်ညှိခြင်းဖြင့် optical carriers များကို နှိမ်နင်းနိုင်စွမ်းဖြစ်သည်။ အပေါ်နှင့်အောက်လက်မောင်းများကြားရှိ phase ကွာခြားချက်မှာ π/2 ဖြစ်ပြီး complex tuning အတွက်အသုံးပြုပြီး အလယ်လက်မောင်းကြားရှိ phase ကွာခြားချက်မှာ -3 π/4 ဖြစ်သည်။ ဤဖွဲ့စည်းပုံသည် ပုံ ၁ (စ) ရှိ complex plane တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း carrier ကို destructive interference ဖြစ်စေသည်။
စမ်းသပ်ချက်ဖွဲ့စည်းပုံနှင့်ရလဒ်များ
မြန်နှုန်းမြင့် စမ်းသပ်မှု စနစ်ထည့်သွင်းမှုကို ပုံ ၂ (က) တွင် ပြသထားသည်။ arbitrary waveform generator (Keysight M8194A) ကို signal source အဖြစ် အသုံးပြုထားပြီး modulator drivers အဖြစ် 60 GHz phase matched RF amplifiers နှစ်ခု (integrated bias tees ပါရှိသည်) ကို အသုံးပြုထားသည်။ GeSi EAM ၏ bias voltage မှာ -2.5 V ဖြစ်ပြီး I နှင့် Q channels များအကြား electrical phase mismatch ကို လျှော့ချရန် phase matched RF cable ကို အသုံးပြုထားသည်။
ပုံ ၂: (က) မြန်နှုန်းမြင့် စမ်းသပ်မှု စနစ်ထည့်သွင်းမှု၊ (ခ) 70 Gbaud တွင် Carrier suppression၊ (ဂ) Error rate နှင့် data rate၊ (ဃ) 70 Gbaud တွင် Constellation။ optical carrier အဖြစ် 100 kHz linewidth၊ 1555 nm wavelength နှင့် 12 dBm power ရှိသော commercial external cavity laser (ECL) ကို အသုံးပြုပါ။ modulation ပြီးနောက် optical signal ကို an ကိုအသုံးပြု၍ amplify လုပ်သည်အာဘီယမ်ပါဝင်သော ဖိုက်ဘာအသံချဲ့စက်(EDFA) သည် ချစ်ပ်ပေါ်ရှိ ချိတ်ဆက်မှုဆုံးရှုံးမှုများနှင့် မော်တာထည့်သွင်းမှုဆုံးရှုံးမှုများကို ပြန်လည်ဖြည့်တင်းရန်။
လက်ခံသည့်ဘက်တွင် Optical Spectrum Analyzer (OSA) သည် 70 Gbaud signal အတွက် ပုံ ၂ (ခ) တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း signal spectrum နှင့် carrier suppression ကို စောင့်ကြည့်သည်။ 90 ဒီဂရီ optical mixer နှင့် လေးခုပါဝင်သော dual polarization coherent receiver ကို အသုံးပြု၍ signal များကို လက်ခံသည်။40 GHz ဟန်ချက်ညီသော ဖိုတိုဒိုင်အိုဒ်များ, နှင့် 33 GHz, 80 GSa/s real-time oscilloscope (RTO) (Keysight DSOZ634A) နှင့် ချိတ်ဆက်ထားသည်။ 100 kHz linewidth ရှိသော ဒုတိယ ECL source ကို local oscillator (LO) အဖြစ် အသုံးပြုသည်။ transmitter သည် single polarization conditions များအောက်တွင် လည်ပတ်နေသောကြောင့် analog-to-digital conversion (ADC) အတွက် electronic channel နှစ်ခုကိုသာ အသုံးပြုသည်။ data ကို RTO တွင် မှတ်တမ်းတင်ပြီး offline digital signal processor (DSP) ကို အသုံးပြု၍ process လုပ်သည်။
ပုံ ၂ (ဂ) တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း၊ IQ modulator ကို 40 Gbaud မှ 75 Gbaud အထိ QPSK modulation format ကို အသုံးပြု၍ စမ်းသပ်ခဲ့သည်။ ရလဒ်များအရ 7% hard decision forward error correction (HD-FEC) အခြေအနေများတွင် နှုန်းမှာ 140 Gb/s အထိရောက်ရှိနိုင်ပြီး 20% soft decision forward error correction (SD-FEC) အခြေအနေတွင် မြန်နှုန်းမှာ 150 Gb/s အထိရောက်ရှိနိုင်သည်။ 70 Gbaud ရှိ constellation diagram ကို ပုံ ၂ (ဃ) တွင်ပြသထားသည်။ ရလဒ်ကို 33 GHz ၏ oscilloscope bandwidth ဖြင့်ကန့်သတ်ထားပြီး ၎င်းသည် ခန့်မှန်းခြေအားဖြင့် 66 Gbaud ၏ signal bandwidth နှင့်ညီမျှသည်။
ပုံ ၂ (ခ) တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း၊ လက်တံသုံးခုပါဖွဲ့စည်းပုံသည် 30 dB ထက်ကျော်လွန်သော blanking rate ရှိသော optical carrier များကို ထိရောက်စွာနှိမ်နင်းနိုင်သည်။ ဤဖွဲ့စည်းပုံသည် carrier ကို လုံးဝနှိမ်နင်းရန်မလိုအပ်ဘဲ Kramer Kronig (KK) receivers များကဲ့သို့သော အချက်ပြမှုများကို ပြန်လည်ရယူရန် carrier tones လိုအပ်သော receiver များတွင်လည်း အသုံးပြုနိုင်သည်။ carrier ကို central arm phase shifter မှတစ်ဆင့် ချိန်ညှိနိုင်ပြီး လိုချင်သော carrier to sideband ratio (CSR) ကို ရရှိရန်ဖြစ်သည်။
အားသာချက်များနှင့် အသုံးချမှုများ
ရိုးရာ Mach Zehnder မော်ဂျူလာများနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါက (MZM မော်ဂျူလာများ) နှင့် အခြားဆီလီကွန်အခြေခံ optoelectronic IQ modulators များ၊ အဆိုပြုထားသော ဆီလီကွန် IQ modulator တွင် အားသာချက်များစွာရှိသည်။ ပထမအချက်မှာ ၎င်းသည် အရွယ်အစားသေးငယ်ပြီး IQ modulators များထက် ၁၀ ဆကျော် သေးငယ်သည်Mach Zehnder မော်ဂျူလာများ(bonding pads များမပါ)၊ ထို့ကြောင့် integration density ကို တိုးမြင့်စေပြီး chip area ကို လျှော့ချပေးသည်။ ဒုတိယအချက်အနေဖြင့် stacked electrode ဒီဇိုင်းသည် terminal resistors များကို အသုံးပြုရန် မလိုအပ်သောကြောင့် device capacitance နှင့် bit တစ်ခုလျှင် စွမ်းအင်ကို လျှော့ချပေးသည်။ တတိယအချက်အနေဖြင့် carrier suppression စွမ်းရည်သည် transmission power ကို အမြင့်ဆုံးလျှော့ချပေးပြီး စွမ်းအင်ထိရောက်မှုကို ပိုမိုတိုးတက်စေသည်။
ထို့အပြင်၊ GeSi EAM ၏ optical bandwidth သည် အလွန်ကျယ်ပြန့်သည် (30 nanometers ကျော်)၊ microwave modulators (MRMs) များ၏ resonance ကို တည်ငြိမ်စေပြီး synchronize လုပ်ရန် multi-channel feedback control circuits များနှင့် processors များ မလိုအပ်တော့ဘဲ ဒီဇိုင်းကို ရိုးရှင်းစေသည်။
ဤကျစ်လစ်ပြီး ထိရောက်သော IQ modulator သည် ဒေတာစင်တာများရှိ နောက်မျိုးဆက်၊ ချန်နယ်အရေအတွက် မြင့်မားခြင်းနှင့် ဆက်စပ်နေသော transceiver ငယ်များအတွက် အလွန်သင့်လျော်ပြီး စွမ်းရည်မြင့်မားခြင်းနှင့် စွမ်းအင်ချွေတာသော optical communication ကို ဖြစ်စေသည်။
carrier suppressed silicon IQ modulator သည် 20% SD-FEC အခြေအနေများအောက်တွင် data transmission rate 150 Gb/s အထိ ကောင်းမွန်သောစွမ်းဆောင်ရည်ကို ပြသထားသည်။ GeSi EAM ကိုအခြေခံထားသော ၎င်း၏ ကျစ်လစ်သော 3-arm ဖွဲ့စည်းပုံသည် footprint၊ စွမ်းအင်ထိရောက်မှုနှင့် ဒီဇိုင်းရိုးရှင်းမှုတို့တွင် သိသာထင်ရှားသော အားသာချက်များရှိသည်။ ဤ modulator တွင် optical carrier ကို နှိမ်နင်း သို့မဟုတ် ချိန်ညှိနိုင်စွမ်းရှိပြီး multi line compact coherent transceiver များအတွက် coherent detection နှင့် Kramer Kronig (KK) detection schemes များနှင့် ပေါင်းစပ်နိုင်သည်။ ပြသထားသော အောင်မြင်မှုများသည် data center များနှင့် အခြားနယ်ပယ်များတွင် high-capacity data communication အတွက် တိုးပွားလာသော চাহিদာကို ဖြည့်ဆည်းရန် highly integrated နှင့် efficient optical transceiver များ၏ အကောင်အထည်ဖော်မှုကို မောင်းနှင်ပေးသည်။
ပို့စ်တင်ချိန်: ၂၀၂၅ ခုနှစ်၊ ဇန်နဝါရီလ ၂၁ ရက်