פֿאַר הויך-גיכקייט קאָוכירענט קאָמוניקאַציע קאָמפּאַקט סיליקאָן-באַזירט אָפּטאָעלעקטראָניש IQ מאָדולאַטאָר

קאָמפּאַקט סיליקאָן-באַזירט אָפּטאָעלעקטראָנישIQ מאָדולאַטאָרפֿאַר הויך-גיכקייט קאָוכירענט קאָמוניקאַציע
די וואקסנדיקע פארלאנג פאר העכערע דאטן טראנסמיסיע ראטעס און מער ענערגיע-עפעקטיווע טראנססיוויווערס אין דאטן צענטערס האט געטריבן די אנטוויקלונג פון קאמפאקטע הויך-פארשטעלונג מאשינען.אָפּטישע מאָדולאַטאָרןסיליקאָן-באַזירטע אָפּטאָעלעקטראָניק טעכנאָלאָגיע (SiPh) איז געוואָרן אַ פּראָמיסינג פּלאַטפאָרמע פֿאַר אינטעגרירן פֿאַרשידענע פאָטאָניק קאָמפּאָנענטן אויף אַן איינציקן טשיפּ, וואָס ערמעגליכט קאָמפּאַקטע און קאָסטן-עפעקטיווע לייזונגען. דער אַרטיקל וועט אויספאָרשן אַ נייַעם טרעגער-אונטערדריקט סיליקאָן IQ מאָדולאַטאָר באַזירט אויף GeSi EAMs, וואָס קען אַרבעטן מיט אַ אָפטקייט פון ביז 75 Gbaud.
מיטל פּלאַן און קעראַקטעריסטיקס
דער פארגעשלאגענער IQ מאָדולאַטאָר נעמט אָן אַ קאָמפּאַקטע דריי-אַרעם סטרוקטור, ווי געוויזן אין פיגור 1 (א). צוזאַמענגעשטעלט פון דריי GeSi EAM און דריי טערמאָ-אָפּטישע פאַזע-שיפטערס, וואָס נעמען אָן אַ סימעטרישער קאָנפיגוראַציע. די אַרייַנגאַנג ליכט ווערט אַרייַנגעקאָפּלט אין דעם טשיפּ דורך אַ גראַטינג קאַפּלער (GC) און גלייך צעטיילט אין דריי וועגן דורך אַ 1×3 מולטימאָד ינטערפעראָמעטער (MMI). נאָך דורכגיין דעם מאָדולאַטאָר און פאַזע-שיפטער, ווערט די ליכט ווידער קאָמבינירט דורך נאָך אַ 1×3 MMI און דערנאָך אַרייַנגעקאָפּלט צו אַ סינגל-מאָד פיברע (SSMF).

פיגור 1: (א) מיקראסקאפיש בילד פון IQ מאדולאטאר; (ב) – (ד) EO S21, עקסטינקציע פארהעלטעניש ספעקטרום, און טראנסמיטאַנס פון אן איינציקן GeSi EAM; (ה) סכעמאטישע דיאגראם פון IQ מאדולאטאר און קארעספאנדירנדע אפטישע פאזע פון ​​פאזע שיפטער; (ו) טרעגער סאפרעישאן רעפרעזענטאציע אויף דער קאמפלעקסער פלאך. ווי געוויזן אין פיגור 1 (ב), האט GeSi EAM א ברייטע עלעקטרא-אפטישע באנדווידט. פיגור 1 (ב) האט געמאסטן דעם S21 פאראמעטער פון אן איינציקן GeSi EAM טעסט סטרוקטור ניצנדיג א 67 GHz אפטישן קאמפאנענט אנאליזירער (LCA). פיגורן 1 (ג) און 1 (ד) ווייזן ריספּעקטיוולי די סטאטישע עקסטינקציע פארהעלטעניש (ER) ספעקטרא ביי פארשידענע DC וואלטעדזשעס און די טראנסמיטאַנס ביי א כוואליע לענג פון 1555 נאנאמעטער.
ווי געוויזן אין פיגור 1 (e), די הויפּט שטריך פון דעם פּלאַן איז די מעגלעכקייט צו אונטערדריקן אָפּטישע טרעגער דורך אַדזשאַסטינג די ינטעגרירטע פאַזע שיפטער אין די מיטל אָרעם. די פאַזע חילוק צווישן די אויבערשטע און אונטערשטע אָרעמס איז π/2, געניצט פֿאַר קאָמפּלעקס טונינג, בשעת די פאַזע חילוק צווישן די מיטל אָרעם איז -3 π/4. די קאָנפיגוראַציע אַלאַוז פֿאַר דעסטרוקטיווע ינטערפיראַנס צו די טרעגער, ווי געוויזן אין די קאָמפּלעקס פלאַך פון פיגור 1 (f).
עקספּערימענטאַלע סעטאַפּ און רעזולטאַטן
די הויך-גיך עקספּערימענטאַלע סעטאַפּ ווערט געוויזן אין פיגור 2 (א). אַן אַרביטראַרישער כוואַליעפאָרם גענעראַטאָר (Keysight M8194A) ווערט גענוצט ווי די סיגנאַל מקור, און צוויי 60 GHz פאַזע-געפּאַסטע RF אַמפּליפייערז (מיט אינטעגרירטע בייאַס טי-עס) ווערן גענוצט ווי מאָדולאַטאָר דרייווערס. די בייאַס וואָולטידזש פון GeSi EAM איז -2.5 V, און אַ פאַזע-געפּאַסטע RF קאַבל ווערט גענוצט צו מינימיזירן עלעקטרישע פאַזע-מיסמאַטש צווישן די I און Q קאַנאַלן.
פיגור 2: (א) הויך-גיכקייט עקספּערימענטאַלע סעטאַפּ, (ב) טרעגער סאַפּרעשאַן ביי 70 גיגאבייט, (ג) טעות קורס און דאַטן קורס, (ד) קאָנסטעללאַציע ביי 70 גיגאבייט. ניצט אַ קאמערציעלע עקסטערנאַל קאַוואַטי לאַזער (ECL) מיט אַ ליניע ברייט פון 100 kHz, כוואַליע לענג פון 1555 נם, און מאַכט פון 12 dBm ווי דער אָפּטישער טרעגער. נאָך מאָדולאַציע, ווערט דער אָפּטישער סיגנאַל פֿאַרשטאַרקט מיט אַ...ערביום-דאָפּעד פיברע אַמפּליפייער(EDFA) צו קאָמפּענסירן פֿאַר אויף-טשיפּ קאַפּלינג פארלוסטן און מאָדולאַטאָר ינסערשאַן פארלוסטן.
ביים אויפנעמער עק, אן אפטישער ספעקטרום אנאליזירער (OSA) מאניטארירט דעם סיגנאל ספעקטרום און טרעגער סאפרעקשאן, ווי געוויזן אין פיגור 2 (ב) פאר א 70 גיגאוד סיגנאל. ניצט א דואל פאלאריזאציע קאהערענטן אויפנעמער צו באקומען סיגנאלן, וואס באשטייט פון א 90 גראד אפטישן מיקסער און פיר40 גיגאהערץ באלאנסירטע פאטאדיאודן, און איז פארבונדן צו א 33 GHz, 80 GSa/s רעאל-צייט אסצילאסקאפ (RTO) (Keysight DSOZ634A). די צווייטע ECL מקור מיט א ליניע ברייט פון 100 kHz ווערט גענוצט אלס א לאקאלער אסצילאטאר (LO). צוליב דעם וואס דער טראנסמיטער ארבעט אונטער איין פאלאריזאציע באדינגונגען, ווערן נאר צוויי עלעקטראנישע קאנאלן גענוצט פאר אנאלאג-צו-דיגיטאלער קאנווערזיע (ADC). די דאטן ווערן רעקארדירט ​​אויף RTO און פראצעסירט מיט אן אפליין דיגיטאלן סיגנאל פראסעסאר (DSP).
ווי געוויזן אין פיגור 2 (c), איז דער IQ מאָדולאַטאָר געטעסט געוואָרן מיט QPSK מאָדולאַציע פֿאָרמאַט פֿון 40 Gbaud ביז 75 Gbaud. די רעזולטאַטן ווײַזן אַז אונטער 7% שווערע באַשלוס פֿאָרווערטס טעות קערעקשאַן (HD-FEC) באַדינגונגען, קען די ראַטע דערגרייכן 140 Gb/s; אונטער די באַדינגונג פֿון 20% ווייכע באַשלוס פֿאָרווערטס טעות קערעקשאַן (SD-FEC), קען די גיכקייט דערגרייכן 150 Gb/s. די קאָנסטעלאַציע דיאַגראַם ביי 70 Gbaud ווערט געוויזן אין פיגור 2 (d). דער רעזולטאַט איז באַגרענעצט דורך די אָסילאָסקאָפּ באַנדברייט פֿון 33 GHz, וואָס איז עקוויוואַלענט צו אַ סיגנאַל באַנדברייט פֿון אַפּראָקסימאַטלי 66 Gbaud.

ווי געוויזן אין פיגור 2 (ב), קען די דריי-ארעם סטרוקטור עפעקטיוו אונטערדריקן אפטישע טרעגער מיט א אויסבלאנקינג ראטע וואס איבערשטייגט 30 דציבל. די סטרוקטור פארלאנגט נישט קיין פולשטענדיגע אונטערדריקונג פונעם טרעגער און קען אויך גענוצט ווערן אין ריסיווערס וואס דארפן טרעגער טענער צו צוריקקריגן סיגנאלן, ווי למשל קראַמער קראָניג (KK) ריסיווערס. דער טרעגער קען צוגעפאסט ווערן דורך א צענטראלן ארעם פאזע שיפטער צו דערגרייכן די געוואונטשענע טרעגער צו זייטבאנד פארהעלטעניש (CSR).
מעלות און אַפּליקאַציעס
קאַמפּערד מיט טראַדיציאָנעלע מאַך זעהנדער מאָדולאַטאָרן (MZM מאָדולאַטאָרן) און אנדערע סיליקאן-באזירטע אָפּטאָעלעקטראָנישע IQ מאָדולאַטאָרן, האט דער פארגעשלאגענער סיליקאן IQ מאָדולאַטאָר קייפל מעלות. ערשטנס, איז ער קאָמפּאַקט אין גרייס, מער ווי 10 מאָל קלענער ווי IQ מאָדולאַטאָרן באזירט אויףמאַך זענדער מאָדולאַטאָרן(אחוץ באַנדינג פּאַדס), אזוי פארגרעסערנדיק אינטעגראַציע געדיכטקייט און רעדוצירנדיק טשיפּ שטח. צווייטנס, דער סטאַקט עלעקטראָד פּלאַן דאַרף נישט די נוצן פון טערמינאַל רעזיסטאָרן, אזוי רעדוצירנדיק מיטל קאַפּאַסיטאַנס און ענערגיע פּער ביט. דריטנס, די קעריער סאַפּרעשאַן קייפּאַבילאַטי מאַקסאַמייזיז די רעדוקציע פון ​​טראַנסמיסיע מאַכט, ווייטער ימפּרוווינג ענערגיע עפעקטיווקייַט.
דערצו, די אָפּטישע באַנדברייט פון GeSi EAM איז זייער ברייט (איבער 30 נאַנאָמעטערס), וואָס עלימינירט די נויט פֿאַר מולטי-קאַנאַל פֿידבעק קאָנטראָל סערקאַץ און פּראַסעסערז צו סטאַביליזירן און סינקראָניזירן די רעזאָנאַנס פון מייקראַווייוו מאָדולאַטאָרס (MRMs), דערמיט פֿאַרפּשוטערנדיק דעם פּלאַן.
די קאָמפּאַקטע און עפֿעקטיווע IQ מאָדולאַטאָר איז זייער פּאַסיק פֿאַר נעקסטע דור, הויך קאַנאַל צאָל, און קליינע קאָוכירענט טראַנססייווערז אין דאַטן צענטערס, וואָס ערמעגליכט העכערע קאַפּאַציטעט און מער ענערגיע-עפֿעקטיווע אָפּטישע קאָמוניקאַציע.
דער טרעגער-אונטערדריקט סיליקאָן IQ מאָדולאַטאָר ווייזט אויף אַן אויסגעצייכנטע פאָרשטעלונג, מיט אַ דאַטן טראַנסמיסיע קורס פון ביז 150 Gb/s אונטער 20% SD-FEC באדינגונגען. זיין קאָמפּאַקטע 3-אַרעם סטרוקטור באַזירט אויף GeSi EAM האט באַדייטנדיקע אַדוואַנידזשיז אין טערמינען פון פֿוסדרוק, ענערגיע עפעקטיווקייט, און פּלאַן פּשוטקייט. דער מאָדולאַטאָר האט די מעגלעכקייט צו אונטערדריקן אָדער אַדזשאַסטירן דעם אָפּטישן טרעגער און קען זיין ינטאַגרירט מיט קאָוכירענט דעטעקציע און קראַמער קראָניג (KK) דעטעקציע סכעמעס פֿאַר מולטי-ליניע קאָמפּאַקט קאָוכירענט טראַנססיווערס. די דעמאַנסטרירטע דערגרייכונגען פירן די רעאַליזאַציע פון ​​העכסט ינטאַגרייטאַד און עפעקטיוו אָפּטיש טראַנססיווערס צו טרעפן די גראָוינג פאָדערונג פֿאַר הויך-קאַפּאַציטעט דאַטן קאָמוניקאַציע אין דאַטן צענטערס און אנדערע פעלדער.