פֿאַר הויך-גיכקייַט קאָוכיראַנט קאָמוניקאַציע סאָליד סיליציום-באזירט אָפּטאָעלעקטראָניק יק מאָדולאַטאָר

סאָליד סיליציום-באזירט אָפּטאָילעקטראָניקIQ מאָדולאַטאָרפֿאַר הויך-גיכקייַט קאָוכיראַנט קאָמוניקאַציע
די ינקריסינג פאָדערונג פֿאַר העכער דאַטן טראַנסמיסיע רייץ און מער ענערגיע-עפעקטיוו טראַנססעיווערס אין דאַטן סענטערס האט געטריבן די אַנטוויקלונג פון סאָליד הויך-פאָרשטעלונגאָפּטיש מאָדולאַטאָרס. סיליציום באזירט אָפּטאָעלעקטראָניק טעכנאָלאָגיע (SiPh) איז געווארן אַ פּראַמאַסינג פּלאַטפאָרמע פֿאַר ינטאַגרייטינג פאַרשידן פאָטאָניק קאַמפּאָונאַנץ אויף אַ איין שפּאָן, וואָס אַלאַוז סאָליד און קאָס-עפעקטיוו סאַלושאַנז. דער אַרטיקל וועט ויספאָרשן אַ ראָמאַן סאַפּרעסט סיליציום יק מאָדולאַטאָר באזירט אויף GeSi EAMs, וואָס קענען אַרבעטן אין אַ אָפטקייַט פון אַרויף צו 75 Gbaud.
מיטל פּלאַן און קעראַקטעריסטיקס
די פארגעלייגט יק מאָדולאַטאָר אַדאַפּץ אַ סאָליד דריי אָרעם סטרוקטור, ווי געוויזן אין פיגורע 1 (אַ). קאַמפּאָוזד פון דריי GeSi EAM און דריי טערמאָו אָפּטיש פאַסע שיפטערס, אַדאַפּטינג אַ סאַמעטריקאַל קאַנפיגיעריישאַן. די אַרייַנשרייַב ליכט איז קאַפּאַלד אין די שפּאָן דורך אַ גרייטינג קאַפּלער (GC) און יוואַנלי צעטיילט אין דרייַ פּאַטס דורך אַ 1 × 3 מולטימאָדע ינטערפעראָמעטער (ממי). נאָך דורכגעגאנגען דורך די מאָדולאַטאָר און פאַסע שיפטער, די ליכט איז ריקאָמביינד דורך אן אנדער 1 × 3 MMI און דעמאָלט קאַפּאַלד צו אַ איין-מאָדע פיברע (SSMF).

פיגורע 1: (אַ) מיקראָסקאָפּיק בילד פון יק מאָדולאַטאָר; (ב) - (ד) EO S21, יקסטינגשאַן פאַרהעלטעניש ספּעקטרום און טראַנסמיטטאַנס פון אַ איין GeSi EAM; (e) סכעמאַטיש דיאַגראַמע פון ​​יק מאָדולאַטאָר און קאָראַספּאַנדינג אָפּטיש פאַסע פון ​​פאַסע שיפטער; (f) טרעגער סאַפּרעשאַן פאַרטרעטונג אויף די קאָמפּלעקס פלאַך. ווי געוויזן אין פיגורע 1 (ב), GeSi EAM האט אַ ברייט עלעקטראָ-אָפּטיק באַנדווידט. פיגור 1 (ב) געמאסטן די S21 פּאַראַמעטער פון אַ איין GeSi EAM פּרובירן סטרוקטור מיט אַ 67 GHz אָפּטיש קאָמפּאָנענט אַנאַליזער (LCA). פיגיערז 1 (c) און 1 (ד) ריספּעקטיוולי ויסמאָלן די סטאַטיק יקסטינגשאַן פאַרהעלטעניש (ער) ספּעקטראַ ביי פאַרשידענע דק וואָולטאַדזשאַז און די טראַנסמיסיע אין אַ ווייוולענגט פון 1555 נאַנאָמעטערס.
ווי געוויזן אין פיגורע 1 (E), די הויפּט שטריך פון דעם פּלאַן איז די פיייקייט צו פאַרשטיקן אָפּטיש קאַריערז דורך אַדזשאַסטינג די ינאַגרייטיד פאַסע שיפטער אין די מיטל אָרעם. די פאַסע חילוק צווישן די אויבערשטער און נידעריקער געווער איז π/2, געניצט פֿאַר קאָמפּלעקס טונינג, בשעת די פאַסע חילוק צווישן די מיטל אָרעם איז -3 π/4. די קאַנפיגיעריישאַן אַלאַוז דעסטרוקטיווע ינטערפיראַנס צו די טרעגער, ווי געוויזן אין די קאָמפּלעקס פלאַך פון פיגורע 1 (f).
עקספּערימענטאַל סעטאַפּ און רעזולטאַטן
די הויך-גיכקייַט יקספּערמענאַל סעטאַפּ איז געוויזן אין פיגורע 2 (אַ). אַן אַרביטראַריש וואַוועפאָרם גענעראַטאָר (Keysight M8194A) איז געניצט ווי דער סיגנאַל מקור, און צוויי 60 GHz פאַסע מאַטשט רף אַמפּלאַפייערז (מיט ינאַגרייטיד פאָרורטייל טיז) זענען געניצט ווי מאָדולאַטאָר דריווערס. די פאָרורטייל וואָולטידזש פון GeSi EAM איז -2.5 V, און אַ פאַסע מאַטשט רף קאַבלע איז געניצט צו מינאַמייז עלעקטריקאַל פאַסע מיסמאַטש צווישן די I און Q טשאַנאַלז.
פיגורע 2: (אַ) הויך-גיכקייַט יקספּערמענאַל סעטאַפּ, (ב) סאַפּרעשאַן פון קאַריער ביי 70 גבאַוד, (C) טעות קורס און דאַטן קורס, (ד) קאַנסטאַליישאַן ביי 70 גבאַוד. ניצן אַ געשעפט פונדרויסנדיק קאַוואַטי לאַזער (ECL) מיט אַ לינעווידט פון 100 כז, ווייוולענגט פון 1555 נם און מאַכט פון 12 דבם ווי די אָפּטיש טרעגער. נאָך מאַדזשאַליישאַן, די אָפּטיש סיגנאַל איז אַמפּלאַפייד מיט אַןערביום-דאָפּט פיברע אַמפּלאַפייער(EDFA) צו פאַרגיטיקן פֿאַר אויף-שפּאָן קאַפּלינג לאָססעס און מאָדולאַטאָר ינסערשאַן לאָססעס.
אין די ריסיווינג סוף, אַן אָפּטיש ספּעקטרום אַנאַליזער (אָסאַ) מאָניטאָרס די סיגנאַל ספּעקטרום און טרעגער סאַפּרעשאַן, ווי געוויזן אין פיגורע 2 (ב) פֿאַר אַ 70 גבאַוד סיגנאַל. ניצן אַ צווייענדיק פּאָולעראַזיישאַן קאָוכיראַנט ופנעמער צו באַקומען סיגנאַלז, וואָס באשטייט פון אַ 90 גראַד אָפּטיש מיקסער און פיר.40 GHz באַלאַנסט פאָטאָדיאָדעס, און איז קאָננעקטעד צו אַ 33 GHz, 80 GSa / s פאַקטיש-צייט אַסאַלאָסקאָפּע (RTO) (Keysight DSOZ634A). די רגע ECL מקור מיט אַ לינעווידט פון 100 כז איז געניצט ווי אַ היגע אַסאַלייטער (LO). רעכט צו דער טראַנסמיטער אַפּערייטינג אונטער איין פּאָולעראַזיישאַן טנאָים, בלויז צוויי עלעקטראָניש טשאַנאַלז זענען געניצט פֿאַר אַנאַלאָג-צו-דיגיטאַל קאַנווערזשאַן (ADC). די דאַטן זענען רעקאָרדעד אויף RTO און פּראַסעסט מיט אַן אָפפלינע דיגיטאַל סיגנאַל פּראַסעסער (DSP).
ווי געוויזן אין פיגורע 2 (C), די IQ מאָדולאַטאָר איז טעסטעד מיט QPSK מאַדזשאַליישאַן פֿאָרמאַט פון 40 גבאָוד צו 75 גבאַד. די רעזולטאַטן אָנווייַזן אַז אונטער 7% שווער באַשלוס פאָרויס טעות קערעקשאַן (HD-FEC) טנאָים, די קורס קענען דערגרייכן 140 גב / s; אונטער די צושטאַנד פון 20% ווייך באַשלוס פאָרויס טעות קערעקשאַן (SD-FEC), די גיכקייַט קענען דערגרייכן 150 גב / s. די געשטערן דיאַגראַמע ביי 70 גבאַוד איז געוויזן אין פיגורע 2 (ד). דער רעזולטאַט איז לימיטעד דורך די אַסאַלאָסקאָופּ באַנדווידט פון 33 גהז, וואָס איז עקוויוואַלענט צו אַ סיגנאַל באַנדווידט פון בעערעך 66 גבאַוד.

ווי געוויזן אין פיגורע 2 (ב), די דריי אָרעם סטרוקטור קענען יפעקטיוולי פאַרשטיקן אָפּטיש קאַריערז מיט אַ בלאַנקינג קורס יקסיד 30 דב. די סטרוקטור טוט נישט דאַרפן גאַנץ סאַפּרעשאַן פון די טרעגער און קענען אויך זיין געוויינט אין ראַסיווערז וואָס דאַרפן טרעגער טאָנעס צו צוריקקריגן סיגנאַלז, אַזאַ ווי קראַמער קראָניג (KK) ראַסיווערז. די טרעגער קענען זיין אַדזשאַסטיד דורך אַ הויפט אָרעם פאַסע שיפטער צו דערגרייכן די געוואלט טרעגער צו סיידבאַנד פאַרהעלטעניש (CSR).
אַדוואַנטאַגעס און אַפּפּליקאַטיאָנס
קאַמפּערד מיט בעקאַבאָלעדיק מאַש זשענדער מאָדולאַטאָרס (MZM מאָדולאַטאָרס) און אנדערע סיליציום-באזירט אָפּטאָעלעקטראָניק יק מאָדולאַטאָרס, די פארגעלייגט סיליציום יק מאָדולאַטאָר האט קייפל אַדוואַנטידזשיז. פירסטלי, עס איז סאָליד אין גרייס, מער ווי 10 מאל קלענערער ווי IQ מאָדולאַטאָרס באזירט אויףמאַטש זעהנדער מאָדולאַטאָרס(עקסקלודינג באַנדינג פּאַדס), אַזוי ינקריסינג ינטאַגריישאַן געדיכטקייַט און רידוסינג שפּאָן שטח. צווייטנס, די סטאַקט ילעקטראָוד פּלאַן טוט נישט דאַרפן די נוצן פון וואָקזאַל ריזיסטערז, דערמיט רידוסינג מיטל קאַפּאַסאַטאַנס און ענערגיע פּער ביסל. דריטנס, די טרעגער סאַפּרעשאַן פיייקייט מאַקסאַמייזאַז די רעדוקציע פון ​​טראַנסמיסיע מאַכט, ווייַטער ימפּרוווינג ענערגיע עפעקטיווקייַט.
אין אַדישאַן, די אָפּטיש באַנדווידט פון GeSi EAM איז זייער ברייט (איבער 30 נאַנאָמעטערס), ילימאַנייטינג די נויט פֿאַר מאַלטי-קאַנאַל באַמערקונגען קאָנטראָל סערקאַץ און פּראַסעסערז צו סטייבאַלייז און סינגקראַנייז די אפקלאנג פון מייקראַווייוו מאַדזשאַלייטערז (מרמס), און דערמיט סימפּלאַפייינג די פּלאַן.
דער סאָליד און עפעקטיוו יק מאָדולאַטאָר איז העכסט פּאַסיק פֿאַר ווייַטער-דור, הויך קאַנאַל ציילן און קליין קאָוכיראַנט טראַנססעיווערס אין דאַטן סענטערס, וואָס אַלאַוז העכער קאַפּאַציטעט און מער ענערגיע-עפעקטיוו אָפּטיש קאָמוניקאַציע.
דער טרעגער סאַפּרעסט סיליציום יק מאָדולאַטאָר יגזיבאַץ ויסגעצייכנט פאָרשטעלונג, מיט אַ דאַטן טראַנסמיסיע קורס פון אַרויף צו 150 גב / s אונטער 20% SD-FEC טנאָים. זיין סאָליד 3-אָרעם סטרוקטור באזירט אויף GeSi EAM האט באַטייַטיק אַדוואַנטידזשיז אין טערמינען פון שפּור, ענערגיע עפעקטיווקייַט און פּלאַן פּאַשטעס. דער מאָדולאַטאָר האט די פיייקייט צו פאַרשטיקן אָדער סטרויערן די אָפּטיש טרעגער און קענען זיין ינאַגרייטיד מיט קאָוכיראַנט דיטעקשאַן און Kramer Kronig (KK) דיטעקשאַן סקימז פֿאַר מאַלטי שורה סאָליד קאָוכיראַנט טראַנססעיווערס. די דעמאַנסטרייטיד דערגרייכונגען פירן די מעקייַעם פון העכסט ינאַגרייטיד און עפעקטיוו אָפּטיש טראַנססעיווערס צו טרעפן די גראָוינג פאָדערונג פֿאַר הויך-קאַפּאַציטעט דאַטן קאָמוניקאַציע אין דאַטן סענטערס און אנדערע פעלדער.