ကျစ်လစ်သော ဆီလီကွန်အခြေခံ optoelectronicIQ modulatorမြန်နှုန်းမြင့် ပေါင်းစပ်ဆက်သွယ်ရေးအတွက်
ပိုမိုမြင့်မားသောဒေတာ ထုတ်လွှင့်မှုနှုန်းများနှင့် ဒေတာစင်တာများရှိ စွမ်းအင်ပိုသက်သာသော transceivers များအတွက် လိုအပ်ချက်တိုးလာခြင်းသည် ကျစ်လစ်သောစွမ်းဆောင်ရည်မြင့်မားမှုကို တွန်းအားပေးခဲ့သည်။optical modulators များ. ဆီလီကွန်အခြေခံ optoelectronic နည်းပညာ (SiPh) သည် အမျိုးမျိုးသော photonic အစိတ်အပိုင်းများကို ချစ်ပ်တစ်ခုတည်းတွင် ပေါင်းစည်းရန်အတွက် အလားအလာရှိသော ပလပ်ဖောင်းတစ်ခု ဖြစ်လာပြီး ကျစ်လစ်ပြီး ကုန်ကျစရိတ်သက်သာသော ဖြေရှင်းချက်များကို ရရှိစေပါသည်။ ဤဆောင်းပါးသည် GeSi EAMs ကိုအခြေခံ၍ 75 Gbaud အထိ ကြိမ်နှုန်းဖြင့် လည်ပတ်နိုင်သော ဆန်းသစ်သော ဝန်ဆောင်မှုပေးသူအား ဖိနှိပ်ထားသော ဆီလီကွန် IQ မော်ဂျူးကို လေ့လာပါမည်။
စက်ပစ္စည်းဒီဇိုင်းနှင့် လက္ခဏာများ
အဆိုပြုထားသော IQ modulator သည် ပုံ 1 (a) တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း ကျစ်လစ်သောလက်မောင်းသုံးလုံးဖွဲ့စည်းပုံကို လက်ခံပါသည်။ GeSi EAM သုံးခုနှင့် သာမိုအလင်းအဆင့်ပြောင်းစက် သုံးခုဖြင့် ဖွဲ့စည်းထားပြီး အချိုးကျသော ဖွဲ့စည်းမှုပုံစံကို လက်ခံထားသည်။ အဝင်အလင်းအား grating coupler (GC) မှတဆင့် ချစ်ပ်ထဲသို့ ပေါင်းစပ်ထားပြီး 1×3 multimode interferometer (MMI) မှတဆင့် လမ်းကြောင်းသုံးကြောင်းသို့ အညီအမျှ ပိုင်းခြားထားသည်။ modulator နှင့် phase shifter မှတဆင့် ဖြတ်သန်းပြီးနောက်၊ အလင်းအား အခြားသော 1×3 MMI ဖြင့် ပြန်လည်ပေါင်းစပ်ပြီး single-mode fiber (SSMF) နှင့် ပေါင်းစပ်ထားသည်။
ပုံ 1- (က) IQ modulator ၏ အဏုကြည့်ရုပ်ပုံ၊ (ခ) – (ဃ) EO S21၊ မျိုးသုဉ်းခြင်းအချိုး ရောင်စဉ်နှင့် GeSi EAM တစ်ခုတည်း၏ ထုတ်လွှင့်မှု၊ (င) IQ modulator ၏ schematic diagram နှင့် phase shifter ၏ သက်ဆိုင်ရာ optical အဆင့်၊ (စ) ရှုပ်ထွေးသော လေယာဉ်ပေါ်တွင် သယ်ဆောင်သူ နှိမ်နင်းမှု ကိုယ်စားပြုခြင်း။ ပုံ 1 (ခ) တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း GeSi EAM တွင် ကျယ်ပြန့်သော electro-optic bandwidth ရှိသည်။ ပုံ 1 (ခ) သည် 67 GHz optical အစိတ်အပိုင်းခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာသူ (LCA) ကို အသုံးပြု၍ GeSi EAM စမ်းသပ်တည်ဆောက်မှုတစ်ခု၏ S21 ကန့်သတ်ဘောင်ကို တိုင်းတာသည်။ ပုံ 1 (ဂ) နှင့် 1 (ဃ) သည် မတူညီသော DC ဗို့အားများနှင့် လှိုင်းအလျား 1555 nanometers တို့တွင် static extinction ratio (ER) spectra ကို ပုံဖော်ထားသည်။
ပုံ 1 (င) တွင် ပြထားသည့်အတိုင်း၊ ဤဒီဇိုင်း၏ အဓိကအင်္ဂါရပ်မှာ အလယ်လက်မောင်းရှိ ပေါင်းစပ်အဆင့် shifter ကို ချိန်ညှိခြင်းဖြင့် optical carriers များကို ဖိနှိပ်နိုင်ခြင်းဖြစ်သည်။ အပေါ်နှင့်အောက် လက်မောင်းကြား အဆင့်ကွာခြားချက်မှာ π/2 ဖြစ်ပြီး ရှုပ်ထွေးသော ချိန်ညှိမှုအတွက် အသုံးပြုကာ အလယ်လက်မောင်းကြား အဆင့်ကွာခြားချက်မှာ -3 π/4 ဖြစ်သည်။ ဤဖွဲ့စည်းပုံသည် ပုံ 1 (စ) တွင် ပြထားသည့်အတိုင်း သယ်ဆောင်သူကို အဖျက်အဆီးအနှောက်အယှက်ဖြစ်စေသည်။
စမ်းသပ်တပ်ဆင်မှုနှင့် ရလဒ်များ
မြန်နှုန်းမြင့် စမ်းသပ်တပ်ဆင်မှုကို ပုံ 2 (က) တွင် ပြထားသည်။ အများသူငှာ လှိုင်းပုံသဏ္ဍာန် ဂျင်နရေတာ (Keysight M8194A) ကို အချက်ပြရင်းမြစ်အဖြစ် အသုံးပြုပြီး 60 GHz အဆင့်လိုက်ဖက်သော RF အသံချဲ့စက် နှစ်ခု (ပေါင်းစပ်ဘက်လိုက်မှုရှိသော tees များပါရှိသော) ကို မော်ဂျူးဒရိုက်ဗာများအဖြစ် အသုံးပြုပါသည်။ GeSi EAM ၏ဘက်လိုက်ဗို့အားမှာ -2.5 V ဖြစ်ပြီး၊ I နှင့် Q ချန်နယ်များကြားတွင် လျှပ်စစ်အဆင့်မတူညီမှုကို လျှော့ချရန်အတွက် အဆင့်လိုက်ဖက်သော RF ကေဘယ်လ်ကို အသုံးပြုထားသည်။
ပုံ 2- (က) မြန်နှုန်းမြင့် စမ်းသပ်မှု စနစ်ထည့်သွင်းမှု၊ (ခ) 70 Gbaud တွင် ဝန်ဆောင်မှုပေးသူကို နှိမ်နင်းခြင်း၊ (ဂ) အမှားနှုန်းနှင့် ဒေတာနှုန်း၊ (ဃ) 70 Gbaud တွင် ကြယ်စုများ။ 100 kHz၊ လှိုင်းအလျား 1555 nm နှင့် optical carrier အဖြစ် 12 dBm ပါဝါ 100 kHz ရှိသော စီးပွားဖြစ်ပြင်ပပေါက်လေဆာ (ECL) ကို အသုံးပြုပါ။ modulation ပြီးနောက်၊ optical signal ကို an သုံးပြီး ချဲ့သည်။erbium-doped ဖိုင်ဘာအသံချဲ့စက်(EDFA) on-chip coupling ဆုံးရှုံးမှုနှင့် modulator ထည့်သွင်းမှုဆုံးရှုံးမှုများအတွက် လျော်ကြေးပေးရန်။
လက်ခံရရှိသည့်အဆုံးတွင်၊ Optical Spectrum Analyzer (OSA) သည် ပုံ 2 (ခ) တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း 70 Gbaud အချက်ပြမှုအတွက် အချက်ပြရောင်စဉ်နှင့် သယ်ဆောင်သူအား ဖိနှိပ်မှုကို စောင့်ကြည့်သည်။ 90 degree optical mixer နှင့် လေးခုပါရှိသော အချက်ပြများလက်ခံရရှိရန် dual polarization coherent receiver ကိုအသုံးပြုပါ။40 GHz မျှတသော photodiodesနှင့် 33 GHz၊ 80 GSa/s real-time oscilloscope (RTO) (Keysight DSOZ634A) နှင့် ချိတ်ဆက်ထားသည်။ 100 kHz linewidth ရှိသော ဒုတိယ ECL အရင်းအမြစ်ကို local oscillator (LO) အဖြစ် အသုံးပြုသည်။ တစ်ခုတည်းသော polarization အခြေအနေများအောက်တွင် လည်ပတ်နေသော transmitter ကြောင့်၊ analog-to-digital conversion (ADC) အတွက် အီလက်ထရွန်းနစ်ချန်နယ်နှစ်ခုကိုသာ အသုံးပြုပါသည်။ ဒေတာကို RTO တွင် မှတ်တမ်းတင်ထားပြီး အော့ဖ်လိုင်း ဒစ်ဂျစ်တယ် အချက်ပြပရိုဆက်ဆာ (DSP) ကို အသုံးပြု၍ လုပ်ဆောင်သည်။
ပုံ 2 (c တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း) IQ မော်ဂျူးကို QPSK မော်ဂျူလာဖော်မတ် 40 Gbaud မှ 75 Gbaud မှ စမ်းသပ်ခဲ့သည်။ ရလဒ်များက 7% ခက်ခဲသောဆုံးဖြတ်ချက်ရှေ့ဆက်အမှားပြင်ဆင်ခြင်း (HD-FEC) အခြေအနေများအောက်တွင်၊ နှုန်းသည် 140 Gb/s သို့ရောက်ရှိနိုင်သည်၊ 20% soft decision forward error correction (SD-FEC) ၏ အခြေအနေအောက်တွင်၊ အမြန်နှုန်းသည် 150 Gb/s သို့ ရောက်ရှိနိုင်သည်။ 70 Gbaud ရှိ ကြယ်စုပုံအား ပုံ 2 (ဃ) တွင် ပြထားသည်။ ရလဒ်အား ခန့်မှန်းခြေအားဖြင့် 66 Gbaud ၏ signal bandwidth နှင့်ညီမျှသော oscilloscope bandwidth 33 GHz ဖြင့် ကန့်သတ်ထားပါသည်။
ပုံ 2 (b တွင်ပြထားသည့်အတိုင်း) လက်မောင်းသုံးလုံးဖွဲ့စည်းပုံသည် 30 dB ထက်ကျော်လွန်သော optical carriers များကို ထိထိရောက်ရောက် ဖိနှိပ်နိုင်သည်။ ဤဖွဲ့စည်းပုံသည် ကယ်ရီယာအား လုံးလုံးလျားလျား နှိပ်ကွပ်ရန် မလိုအပ်ဘဲ Kramer Kronig (KK) လက်ခံကိရိယာများကဲ့သို့သော အချက်ပြမှုများကို ပြန်လည်ရယူရန်အတွက် ကယ်ရီယာသံများ လိုအပ်သည့် လက်ခံကိရိယာများတွင်လည်း အသုံးပြုနိုင်သည်။ အလိုရှိသော carrier to sideband ratio (CSR) ကိုရရှိရန် ကယ်ရီယာအား ဗဟိုလက်မောင်းအဆင့်ပြောင်းကိရိယာဖြင့် ချိန်ညှိနိုင်သည်။
အားသာချက်များနှင့် အသုံးချမှုများ
သမားရိုးကျ Mach Zehnder modulators များနှင့် နှိုင်းယှဉ်ပါ (MZM မော်ဂျူးများ) နှင့် အခြားသော ဆီလီကွန်အခြေခံ optoelectronic IQ modulators၊ အဆိုပြုထားသော ဆီလီကွန် IQ modulator တွင် အားသာချက်များစွာရှိသည်။ ပထမဦးစွာ၊ ၎င်းသည် အရွယ်အစားကျစ်လျစ်ပြီး အခြေခံ IQ modulators များထက် 10 ဆပိုမိုသေးငယ်သည်။Mach Zehnder မော်ဂျူးများ(ချည်နှောင်ထားသော ပတ်ပြားများ အပါအဝင်) ပေါင်းစပ်သိပ်သည်းဆကို တိုးမြင့်စေပြီး ချစ်ပ်ဧရိယာကို လျှော့ချပေးသည်။ ဒုတိယအနေဖြင့်၊ stacked electrode ဒီဇိုင်းသည် terminal resistors များအသုံးပြုရန်မလိုအပ်ဘဲ၊ ထို့ကြောင့် device capacitance နှင့် bit တစ်ခုလျှင်စွမ်းအင်ကိုလျှော့ချပေးသည်။ တတိယအနေဖြင့်၊ သယ်ဆောင်သူအား နှိမ်နင်းနိုင်မှုသည် ဂီယာပါဝါကို လျှော့ချနိုင်စေပြီး စွမ်းအင်ထိရောက်မှုကို ပိုမိုတိုးတက်စေသည်။
ထို့အပြင် GeSi EAM ၏ optical bandwidth သည် အလွန်ကျယ်ဝန်းသည် (30 nanometers ကျော်) သည် multi-channel feedback control circuits နှင့် processors များ၏ ပဲ့တင်ထပ်သံကို microwave modulators (MRMs) ၏ ပဲ့တင်ထပ်သံကို တည်ငြိမ်စေပြီး တစ်ပြိုင်တည်းလုပ်ဆောင်ရန် လိုအပ်မှုကို ဖယ်ရှားပေးပါသည်။
ဤကျစ်လျစ်ပြီး ထိရောက်သော IQ မော်ဂျူးကိရိယာသည် မျိုးဆက်သစ်၊ မြင့်မားသောချန်နယ်အရေအတွက်နှင့် ဒေတာစင်တာများရှိ အဆက်အစပ်ရှိသော သေးငယ်သော transceivers များအတွက် အလွန်သင့်လျော်ပြီး စွမ်းရည်မြင့်မားပြီး စွမ်းအင်ပိုမိုသက်သာသော အလင်းပြန်ဆက်သွယ်ရေးကို အသုံးပြုနိုင်မည်ဖြစ်သည်။
carrier သည် 20% SD-FEC အခြေအနေများအောက်တွင် 150 Gb/s အထိ ဒေတာ ထုတ်လွှင့်မှုနှုန်းဖြင့် စွမ်းဆောင်ရည်ကို ဖိနှိပ်ထားသော silicon IQ modulator သည် ကောင်းမွန်သော စွမ်းဆောင်ရည်ကို ပြသသည်။ GeSi EAM ကိုအခြေခံထားသော ၎င်း၏ကျစ်လျစ်သော 3-လက်တံဖွဲ့စည်းပုံသည် ခြေရာခံခြင်း၊ စွမ်းအင်ထိရောက်မှုနှင့် ဒီဇိုင်းရိုးရှင်းမှုတို့၌ သိသာထင်ရှားသောအားသာချက်များရှိသည်။ ဤ modulator သည် optical carrier ကို ဖိနှိပ်ခြင်း သို့မဟုတ် ချိန်ညှိခြင်း စွမ်းရည်ရှိပြီး ပေါင်းစပ် ထောက်လှမ်းခြင်း နှင့် လိုင်းပေါင်းစုံ compact coherent transceivers အတွက် Kramer Kronig (KK) ထောက်လှမ်းမှု အစီအစဉ်များဖြင့် ပေါင်းစပ်နိုင်ပါသည်။ သရုပ်ပြအောင်မြင်မှုများသည် ဒေတာစင်တာများနှင့် အခြားနယ်ပယ်များတွင် စွမ်းရည်မြင့်ဒေတာဆက်သွယ်ရေးအတွက် ကြီးထွားလာနေသော လိုအပ်ချက်ကို ဖြည့်ဆည်းရန်အတွက် ပေါင်းစပ်ပြီး ထိရောက်သော optical transceivers များကို လက်တွေ့အကောင်အထည်ဖော်ရန် တွန်းအားပေးပါသည်။
စာတိုက်အချိန်- Jan-21-2025