Ya hivi karibunikidhibiti cha elektroni-optiki cha uwiano wa kutoweka kwa kiwango cha juu sana
Vidhibiti vya elektroni-macho vya on-chip (vya msingi wa silicon, triquinoidi, lithiamu niobate nyembamba ya filamu, n.k.) vina faida za ufupi, kasi ya juu na matumizi ya chini ya nguvu, lakini bado kuna changamoto kubwa za kufikia urekebishaji wa nguvu ya nguvu yenye uwiano wa kutoweka kwa kiwango cha juu sana. Hivi majuzi, watafiti katika Kituo cha utafiti cha pamoja cha Fiber Optic Sensing katika chuo kikuu cha China wamefanya maendeleo makubwa katika uwanja wa vidhibiti vya elektroni-macho vya uwiano wa kutoweka kwa kiwango cha juu sana kwenye substrates za silicon. Kulingana na muundo wa kichujio cha optiki cha kiwango cha juu, silicon ya on-chipmodifier ya elektroni-optikiKwa mara ya kwanza, uwiano wa kutoweka kwa hadi 68 dB unagunduliwa. Ukubwa na matumizi ya nguvu ni ndogo kuliko ile ya kawaida.Kidhibiti cha AOM, na uwezekano wa matumizi ya kifaa hicho umethibitishwa katika mfumo wa maabara wa DAS.
Mchoro 1 Mchoro wa kimfumo wa kifaa cha majaribio kwa ajili yakidhibiti cha elektroni-optiki cha uwiano wa juu wa kutoweka
Inayotokana na siliconmodulator ya elektroni-machoKulingana na muundo wa kichujio cha mikroringi iliyounganishwa, ni sawa na kichujio cha kawaida cha umeme. Kidhibiti cha elektro-optic hufikia uchujaji wa bandpass tambarare na uwiano wa juu wa kukataliwa kwa nje ya bendi (>60 dB) kupitia muunganiko mfululizo wa resonators nne za mikroringi zinazotegemea silikoni. Kwa msaada wa kibadilishaji cha awamu ya elektro-optical cha aina ya Pin katika kila mikroringi, wigo wa upitishaji wa modulator unaweza kubadilishwa kwa kiasi kikubwa kwa volteji ya chini inayotumika (<1.5 V). Uwiano wa juu wa kukataliwa kwa nje ya bendi pamoja na sifa ya kushuka kwa kichujio kwa kasi huwezesha nguvu ya mwanga wa kuingiza karibu na urefu wa wimbi la resonant kurekebishwa kwa tofauti kubwa sana, ambayo inafaa sana kwa uzalishaji wa mapigo ya mwanga ya uwiano wa kutoweka kwa kiwango cha juu sana.
Ili kuthibitisha uwezo wa moduli wa moduli ya kidhibiti cha elektroni-optiki, timu ilionyesha kwanza tofauti ya upitishaji wa kifaa na volteji ya DC kwenye urefu wa wimbi la uendeshaji. Inaweza kuonekana kwamba baada ya 1 V, upitishaji hupungua sana zaidi ya 60 dB. Kutokana na ukomo wa mbinu za uchunguzi wa kawaida wa oscilloskopu, timu ya utafiti inatumia mbinu ya kipimo cha kuingiliwa kwa heterodine, na hutumia kiwango kikubwa cha nguvu cha spektromita kuainisha uwiano wa juu sana wa nguvu wa moduli wakati wa moduli ya mapigo. Matokeo ya majaribio yanaonyesha kuwa mapigo ya mwanga wa pato la moduli yana 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 mwangwi. Baada ya hesabu ya kina, volteji halisi ya kiendeshi cha RF iliyopakiwa kwenye elektrodi ni takriban 1 V, na matumizi ya nguvu ya moduli ni 3.6 mW pekee, ambayo ni ndogo kwa ukubwa kuliko matumizi ya nguvu ya kawaida ya moduli ya AOM.
Matumizi ya modulator ya elektroni-optic inayotegemea Silicon katika mfumo wa DAS yanaweza kutumika kwa mfumo wa DAS wa kugundua moja kwa moja kwa kufungasha modulator ya on-chip. Tofauti na interferometry ya jumla ya heterodyne ya ishara ya ndani, hali ya demodulation ya interferometry ya Michelson isiyo na usawa inatumika katika mfumo huu, ili athari ya mabadiliko ya masafa ya macho ya modulator isihitajike. Mabadiliko ya awamu yanayosababishwa na ishara za mtetemo wa sinusoidal hurejeshwa kwa mafanikio kwa demodulation ya ishara zilizotawanyika za Rayleigh za chaneli 3 kwa kutumia algoriti ya kawaida ya demodulation ya IQ. Matokeo yanaonyesha kuwa SNR ni takriban 56 dB. Usambazaji wa msongamano wa spectral ya nguvu kando ya urefu mzima wa nyuzi ya sensa katika safu ya masafa ya ishara ±100 Hz unachunguzwa zaidi. Mbali na ishara inayoonekana katika nafasi ya mtetemo na masafa, inazingatiwa kuwa kuna majibu fulani ya msongamano wa spectral ya nguvu katika maeneo mengine ya anga. Kelele ya mseto katika safu ya ±10 Hz na nje ya nafasi ya mtetemo ina wastani kando ya urefu wa nyuzi, na SNR ya wastani katika nafasi si chini ya 33 dB.
Mchoro 2
Mchoro wa kimkakati wa mfumo wa kuhisi akustisk uliosambazwa na nyuzi za macho.
b Msongamano wa spektri ya nguvu ya mawimbi uliopunguzwa.
c, d masafa ya mtetemo karibu na usambazaji wa msongamano wa spekta ya nguvu kando ya nyuzi ya kuhisi.
Utafiti huu ni wa kwanza kufikia modulator ya elektroni-macho kwenye silikoni yenye uwiano wa kutoweka kwa kiwango cha juu sana (68 dB), na kutumika kwa mafanikio kwenye mifumo ya DAS, na athari ya kutumia modulator ya kibiashara ya AOM iko karibu sana, na ukubwa na matumizi ya nguvu ni ndogo kuliko ile ya mwisho, ambayo inatarajiwa kuchukua jukumu muhimu katika kizazi kijacho cha mifumo ya kuhisi nyuzinyuzi iliyosambazwa kwa nguvu ndogo na yenye nguvu ndogo. Kwa kuongezea, mchakato mkubwa wa utengenezaji wa CMOS na uwezo wa ujumuishaji wa kwenye chipu wa msingi wa silikoni.vifaa vya optoelectronicinaweza kukuza sana maendeleo ya kizazi kipya cha moduli zilizojumuishwa za gharama nafuu, zenye vifaa vingi kulingana na mifumo ya kuhisi nyuzi iliyosambazwa kwenye chipu.
Muda wa chapisho: Machi-18-2025