דער לעצטער עלעקטראָ-אָפּטישער מאָדולאַטאָר מיט אַ גאָר הויך עקסטינקציע פאַרהעלטעניש

די לעצטעאולטרא-הויך עקסטינקציע פאַרהעלטעניש עלעקטראָ-אָפּטיש מאָדולאַטאָר

אויף-טשיפּ עלעקטראָ-אָפּטישע מאָדולאַטאָרן (סיליקאָן-באַזירט, טריקווינאָיד, דין פילם ליטהיום ניאָבאַט, אאז"וו) האָבן די מעלות פון קאָמפּאַקטקייט, הויך גיכקייט און נידעריק מאַכט קאַנסאַמשאַן, אָבער עס זענען נאָך גרויסע טשאַלאַנדזשיז צו דערגרייכן דינאַמיש אינטענסיטי מאָדולאַציע מיט אַ גאָר הויך עקסטינדזשמענט פאַרהעלטעניש. לעצטנס, האָבן פאָרשער אין אַ געמיינזאַם פאָרשונג צענטער פֿאַר פיברע אָפּטיק סענסינג אין אַ כינעזישער אוניווערסיטעט געמאַכט אַ גרויסן דורכברוך אין דעם פעלד פון גאָר הויך עקסטינדזשמענט פאַרהעלטעניש עלעקטראָ-אָפּטישע מאָדולאַטאָרן אויף סיליקאָן סאַבסטראַטן. באַזירט אויף דער הויך-אָרדענונג אָפּטישער פילטער סטרוקטור, די אויף-טשיפּ סיליקאָן...עלעקטראָ-אָפּטישער מאָדולאַטאָרמיט א פארשטערונגס-פארהעלטעניש פון ביז 68 דציבל ווערט דאס איינגעפירט צום ערשטן מאל. די גרייס און מאכט-פארברויך זענען צוויי גרויסקייט-ארדענונגען קלענער ווי די פון טראדיציאנעלעAOM מאָדולאַטאָר, און די אַפּליקאַציע מעגלעכקייט פון די מיטל איז וועראַפייד אין די לאַבאָראַטאָריע DAS סיסטעם.

פיגור 1 סכעמאטישע דיאַגראַמע פון ​​טעסט מיטל פֿאַר אולטראַהויך עקסטינקשאַן פאַרהעלטעניש עלעקטראָ-אָפּטיש מאָדולאַטאָר

סיליקאָן-באַזירטעלעקטראָ-אָפּטישער מאָדולאַטאָרבאַזירט אויף דער קאַפּאַלד מיקראָרינג פילטער סטרוקטור איז ענלעך צו דער קלאַסישער עלעקטרישער פילטער. דער עלעקטראָ-אָפּטישער מאָדולאַטאָר דערגרייכט פלאַך באַנדפּאַס פילטערינג און הויך אויס-פון-באַנד אָפּוואַרף פאַרהעלטעניש (>60 dB) דורך די סעריע קאַפּלינג פון פיר סיליקאָן-באַזירטע מיקראָרינג רעזאָנאַטאָרן. מיט דער הילף פון אַ פּין-טיפּ עלעקטראָ-אָפּטישער פאַזע שיפטער אין יעדן מיקראָרינג, קען דער טראַנסמיטאַנס ספּעקטרום פון דעם מאָדולאַטאָר באַדייטנד געביטן ווערן ביי אַ נידעריק אַפּליצירט וואָולטידזש (<1.5 V). די הויך אויס-פון-באַנד אָפּוואַרף פאַרהעלטעניש קאַמביינד מיט די שטיילע פילטער ראָל-דאַון קעראַקטעריסטיק ערמעגליכט די אינטענסיטעט פון די אַרייַנגאַנג ליכט לעבן די רעזאָנאַנט כוואַליע צו זיין מאָדולירט מיט אַ זייער גרויס קאַנטראַסט, וואָס איז זייער גינסטיק צו דער פּראָדוקציע פון ​​​​ולטראַ-הויך עקסטינקשאַן פאַרהעלטעניש ליכט פּאַלסאַז.

כדי צו באשטעטיגן די מאדולאציע מעגלעכקייט פון דעם עלעקטרא-אפטישן מאדולאטאר, האט די מאַנשאַפט ערשט דעמאָנסטרירט די וואַריאַציע פון ​​דער טראַנסמיטאַנס פון דעם מיטל מיט דער גלייכשטראָם וואָולטאַזש ביי דער אָפּערירנדיקער כוואַליע לענג. מען קען זען אַז נאָך 1 V, פאַלט די טראַנסמיטאַנס שאַרף איבער 60 dB. צוליב דער באַגרענעצונג פון קאַנווענשאַנעלע אָסילאָסקאָפּ אָבסערוואַציע מעטאָדן, נעמט די פאָרשונג מאַנשאַפט אָן די זעלבסט-העטעראָדין ינטערפיראַנס מעסטונג מעטאָד, און ניצט די גרויסע דינאַמישע קייט פון דעם ספּעקטראָמעטער צו כאַראַקטעריזירן די זייער הויכע דינאַמישע עקסטערשאַן פאַרהעלטעניש פון דעם מאדולאטאר בעת פּולס מאָדולאַציע. די עקספּערימענטאַלע רעזולטאַטן ווייַזן אַז דער אַרויסגאַנג ליכט פּולס פון דעם מאדולאטאר האט אַן עקסטערשאַן פאַרהעלטעניש פון ביז 68 dB, און די עקסטערשאַן פאַרהעלטעניש פון מער ווי 65 dB לעבן עטלעכע רעזאָנאַנט כוואַליע לענג פּאָזיציעס. נאָך אַ דעטאַלירטער קאַלקולאַציע, איז די פאַקטישע RF דרייוו וואָולטאַזש לאָודיד צו דער עלעקטראָד וועגן 1 V, און די מאָדולאַציע מאַכט קאַנסאַמשאַן איז בלויז 3.6 mW, וואָס איז צוויי אָרדערס פון מאַגניטוד קלענער ווי די קאַנווענשאַנעלע AOM מאדולאטאר מאַכט קאַנסאַמשאַן.

די אנווענדונג פון סיליקאן באזירטן עלעקטרא-אפטישן מאדולאטאר אין א DAS סיסטעם קען ווערן אנגעווענדעט צו א דירעקטן דעטעקציע DAS סיסטעם דורך פאקעטירן דעם אויף-טשיפּ מאדולאטאר. אנדערש פון דער אלגעמיינער לאקאל-סיגנאל העטעראדיין אינטערפעראמעטריע, ווערט דער דעמאדולאציע מאָדע פון ​​נישט-באלאנסירטער מישעלסאן אינטערפעראמעטריע אנגענומען אין דעם סיסטעם, אזוי אז דער אפטישער פרעקווענץ פארשיבונג עפעקט פון דעם מאדולאטאר איז נישט נויטיג. די פאזע ענדערונגען געפארשאכט דורך סינוסאידאלע וויבראציע סיגנאלן ווערן ערפאלגרייך צוריקגעשטעלט דורך דעמאדולאציע פון ​​רייליי צעשפרייטע סיגנאלן פון 3 קאנאלן ניצנדיג קאנווענציאנעלן IQ דעמאדולאציע אלגאריטם. די רעזולטאטן ווייזן אז דער SNR איז בערך 56 dB. די פארשפרייטונג פון מאכט ספעקטראלע געדיכטקייט צוזאמען די גאנצע לענג פון די סענסאר פיברע אין די קייט פון סיגנאל פרעקווענץ ±100 Hz ווערט ווייטער אויסגעפארשט. חוץ דעם פראמינענטן סיגנאל ביי דער וויבראציע פאזיציע און פרעקווענץ, ווערט באמערקט אז עס זענען געוויסע מאכט ספעקטראלע געדיכטקייט רעאקציעס ביי אנדערע ספעציעלע לאקאציעס. דער קראסטאלק ראוש אין די קייט פון ±10 Hz און אינדרויסן פון דער וויבראציע פאזיציע ווערט דורכשניטלעך צוזאמען די לענג פון די פיברע, און דער דורכשניטלעכער SNR אין ספעיס איז נישט ווייניגער ווי 33 dB.

פיגור 2

א סכעמאטישע דיאַגראַמע פון ​​אָפּטיש פיברע פאַרשפּרייט אַקוסטישע סענסינג סיסטעם.

ב דעמאָדולירטע סיגנאַל מאַכט ספּעקטראַל געדיכטקייט.

c, d ווייבריישאַן פרעקווענצן לעבן די מאַכט ספּעקטראַל געדיכטקייַט פאַרשפּרייטונג צוזאמען די סענסינג פיברע.

די שטודיע איז די ערשטע צו דערגרייכן אן עלעקטרא-אפטישן מאדולאטאר אויף סיליקאן מיט אן אולטרא-הויך אויסשטארקן פארהעלטעניש (68 דב), און איז ערפאלגרייך אנגעווענדעט געווארן צו DAS סיסטעמען, און דער עפעקט פון ניצן קאמערציעלע AOM מאדולאטאר איז זייער נאנט, און די גרייס און מאכט פארברויך זענען צוויי ארדערס פון מאגניטוד קלענער ווי די לעצטע, וואס ווערט ערווארטעט צו שפילן א שליסל ראלע אין דער קומענדיגער דור פון מיניאטוריזירטע, נידריג-מאכט פארשפרייטע פיברע סענסינג סיסטעמען. אין דערצו, דער CMOS גרויס-מאסשטאב פאבריקאציע פראצעס און אויף-טשיפּ אינטעגראציע מעגלעכקייט פון סיליקאן-באזירטאָפּטאָעלעקטראָניק דעוויסעסקען שטארק העכערן די אַנטוויקלונג פון אַ נייַע דור פון נידעריק-קאָסטן, מולטי-דעווייס מאָנאָליטהיק ינטאַגרייטאַד מאָדולן באזירט אויף-טשיפּ פאַרשפּרייט פיברע סענסינג סיסטעמען.