Kidhibiti cha hivi punde cha uwiano wa juu wa kutoweka kielektroniki

Ya hivi pundekidhibiti cha hali ya juu cha kutoweka cha kielektroniki

Modulators za on-chip electro-optical modulators (silicon-based, triquinoid, thin film lithiamu niobate, n.k.) zina faida za ushikamano, kasi ya juu na matumizi ya chini ya nguvu, lakini bado kuna changamoto kubwa kufikia urekebishaji wa nguvu ya nguvu na uwiano wa juu wa kutoweka. Hivi majuzi, watafiti katika Kituo cha pamoja cha utafiti cha Fiber Optic Sensing katika chuo kikuu cha Uchina wamefanya mafanikio makubwa katika uwanja wa moduli za kielektroniki-macho zenye uwiano wa hali ya juu wa kutoweka kwenye sehemu ndogo za silicon. Kulingana na mpangilio wa juu wa muundo wa kichujio cha macho, silicon ya on-chipmoduli ya electro-opticna uwiano wa kutoweka wa hadi 68 dB hupatikana kwa mara ya kwanza. Ukubwa na matumizi ya nguvu ni amri mbili za ukubwa ndogo kuliko ile ya jadiModuli ya AOM, na uwezekano wa utumizi wa kifaa umethibitishwa katika mfumo wa maabara wa DAS.

Mchoro wa 1 Mchoro wa mpangilio wa kifaa cha majaribio kwa ultramoduli ya kielektroniki-optic ya uwiano wa juu wa kutoweka

Msingi wa siliconmoduli ya electro-opticalkulingana na pamoja microring chujio muundo ni sawa na classical chujio umeme. Kidhibiti cha kielektroniki cha macho hufanikisha uchujaji wa bendi bapa na uwiano wa juu wa kukataliwa nje ya bendi (> 60 dB) kupitia uunganishaji wa mfululizo wa vitoa sauti vinne vya microring. Kwa usaidizi wa kibadilishaji cha awamu ya electro-optical ya aina ya Pin katika kila microring, wigo wa kupitisha wa moduli unaweza kubadilishwa kwa kiasi kikubwa kwa voltage ya chini iliyotumiwa (<1.5 V). Uwiano wa juu wa kukataliwa kwa bendi pamoja na sifa ya kushuka kwa kichujio mwinuko huwezesha ukubwa wa mwanga wa ingizo karibu na urefu wa mawimbi ya resonant kurekebishwa kwa utofautishaji mkubwa sana, ambao unafaa sana kwa uzalishaji wa mipigo ya mwanga ya uwiano wa juu wa kutoweka.

Ili kuthibitisha uwezo wa urekebishaji wa moduli ya kielektroniki-optic, timu kwanza ilionyesha tofauti ya upitishaji wa kifaa na voltage ya DC kwenye urefu wa wimbi la kufanya kazi. Inaweza kuonekana kuwa baada ya 1 V, upitishaji hupungua kwa kasi zaidi ya 60 dB. Kwa sababu ya kizuizi cha mbinu za kawaida za uchunguzi wa oscilloscope, timu ya utafiti inachukua mbinu ya kupima uingiliaji wa heterodyne ya kibinafsi, na hutumia anuwai kubwa ya nguvu ya spectrometa kuashiria uwiano wa hali ya juu wa kutoweka kwa moduli wakati wa urekebishaji wa mapigo. Matokeo ya majaribio yanaonyesha kwamba mpigo wa mwanga wa kutoa wa moduli una uwiano wa kutoweka wa hadi 68 dB, na uwiano wa kutoweka wa zaidi ya 65 dB karibu na nafasi kadhaa za urefu wa wimbi la resonant. Baada ya hesabu ya kina, voltage halisi ya gari la RF iliyopakiwa kwenye elektroni ni karibu 1 V, na matumizi ya nguvu ya moduli ni 3.6 mW tu, ambayo ni maagizo mawili ya ukubwa mdogo kuliko matumizi ya kawaida ya moduli ya AOM.

Utumiaji wa moduli ya kielektroniki ya macho ya Silicon katika mfumo wa DAS inaweza kutumika kwa mfumo wa ugunduzi wa moja kwa moja wa DAS kwa kufunga kidhibiti cha on-chip. Tofauti na interferometry ya jumla ya ishara ya ndani ya heterodyne, hali ya uondoaji wa interferometry isiyo na usawa ya Michelson inapitishwa katika mfumo huu, ili athari ya mabadiliko ya mzunguko wa macho ya moduli haihitajiki. Mabadiliko ya awamu yanayosababishwa na ishara za vibration ya sinusoidal yamerejeshwa kwa ufanisi kwa kupunguzwa kwa ishara za Rayleigh zilizotawanyika za njia 3 kwa kutumia algorithm ya kawaida ya IQ ya uharibifu. Matokeo yanaonyesha kuwa SNR ni takriban 56 dB. Usambazaji wa msongamano wa spectral ya nguvu pamoja na urefu mzima wa nyuzi za kihisi katika masafa ya masafa ya mawimbi ±100 Hz unachunguzwa zaidi. Kando na mawimbi mashuhuri katika nafasi ya mtetemo na marudio, inazingatiwa kuwa kuna majibu fulani ya wiani wa taswira ya nguvu katika maeneo mengine ya anga. Kelele za mazungumzo katika safu ya ± 10 Hz na nje ya nafasi ya mtetemo hukadiriwa kwa urefu wa nyuzi, na wastani wa SNR katika nafasi si chini ya 33 dB.

Kielelezo cha 2

mchoro wa mpangilio wa mfumo wa kuhisi wa akustisk uliosambazwa.

b Nguvu ya mawimbi iliyopunguzwa wiani wa taswira.

c, d masafa ya mtetemo karibu na usambaaji wa wiani wa taswira ya nguvu kando ya nyuzi za hisi.

Utafiti huu ni wa kwanza kufikia moduli ya macho ya kielektroniki kwenye silicon yenye uwiano wa kutoweka kwa kiwango cha juu zaidi (68 dB), na kutumika kwa mafanikio kwa mifumo ya DAS, na athari ya kutumia moduli ya kibiashara ya AOM iko karibu sana, na saizi na matumizi ya nguvu ni maagizo mawili ya ukubwa mdogo kuliko ya mwisho, ambayo yanatarajiwa kuchukua jukumu muhimu katika kizazi kijacho cha mifumo midogo ya usambazaji wa nyuzinyuzi. Kwa kuongezea, mchakato wa utengenezaji wa kiwango kikubwa cha CMOS na uwezo wa ujumuishaji kwenye-chip wa msingi wa siliconvifaa vya optoelectronicinaweza kukuza sana ukuzaji wa kizazi kipya cha moduli zilizojumuishwa za bei ya chini, zenye vifaa vingi kulingana na mifumo ya kuhisi nyuzi iliyosambazwa ya chip.