Modulator elektro-optik rasio kepunahan ultra-tinggi paling anyar

Paling anyarmodulator elektro-optik rasio kepunahan ultra-tinggi

Modulator elektro-optik on-chip (basis silikon, triquinoid, film tipis lithium niobate, lan sapiturute) nduweni kaluwihan kompak, kecepatan dhuwur lan konsumsi daya sing sithik, nanging isih ana tantangan gedhe kanggo entuk modulasi intensitas dinamis kanthi rasio kepunahan ultra-tinggi. Bubar, peneliti ing Pusat riset gabungan kanggo Fiber Optic Sensing ing universitas Cina wis nggawe terobosan utama ing bidang modulator elektro-optik rasio kepunahan ultra-tinggi ing substrat silikon. Adhedhasar struktur panyaring optik urutan dhuwur, silikon on-chipmodulator elektro-optikkanthi rasio punah nganti 68 dB diwujudake kanggo pisanan. Ukuran lan konsumsi daya rong urutan gedhene luwih cilik tinimbang sing tradisionalModulator AOM, lan kelayakan aplikasi piranti kasebut diverifikasi ing sistem DAS laboratorium.

Gambar 1 Diagram skematis piranti uji ultramodulator elektro-optik rasio kepunahan dhuwur

Sing adhedhasar silikonmodulator elektro-optikadhedhasar struktur Filter microring gegandhengan padha karo Filter elektrik klasik. Modulator elektro-optik entuk nyaring bandpass datar lan rasio penolakan out-of-band dhuwur (> 60 dB) liwat kopling seri saka papat resonator mikroring basis silikon. Kanthi bantuan saka shifter phase elektro-optik Pin-jinis ing saben microring, spektrum transmitansi modulator bisa diganti Ngartekno ing voltase Applied kurang (<1,5 V). Rasio penolakan band sing dhuwur digabungake karo karakteristik roll-down Filter sing curam mbisakake intensitas cahya input sing cedhak karo dawa gelombang resonan bisa dimodulasi kanthi kontras sing gedhe banget, sing kondusif kanggo ngasilake pulsa cahya rasio kepunahan sing dhuwur banget.

Kanggo verifikasi kemampuan modulasi modulator elektro-optik, tim pisanan nuduhake variasi transmisi piranti kanthi voltase DC ing dawa gelombang operasi. Bisa dideleng yen sawise 1 V, transmitansi mudhun banget liwat 60 dB. Amarga watesan saka cara pengamatan oscilloscope conventional, tim riset adopts cara pangukuran gangguan poto-heterodyne, lan nggunakake sawetara dinamis gedhe saka spektrometer kanggo ciri rasio kepunahan dinamis Ultra-dhuwur modulator sak modulasi pulsa. Asil eksperimen nuduhake yen pulsa cahya output modulator duwe rasio kepunahan nganti 68 dB, lan rasio kepunahan luwih saka 65 dB cedhak sawetara posisi dawa gelombang resonan. Sawise pitungan rinci, voltase drive RF nyata sing dimuat menyang elektroda kira-kira 1 V, lan konsumsi daya modulasi mung 3,6 mW, kang rong urutan gedhene luwih cilik saka konsumsi daya modulator AOM conventional.

Aplikasi modulator elektro-optik berbasis Silicon ing sistem DAS bisa ditrapake kanggo sistem DAS deteksi langsung kanthi ngemas modulator on-chip. Beda karo interferometri heterodyne sinyal lokal umum, mode demodulasi interferometri Michelson sing ora seimbang diadopsi ing sistem iki, supaya efek shift frekuensi optik modulator ora dibutuhake. Owah-owahan fase sing disebabake dening sinyal geter sinusoidal kasil dipulihake kanthi demodulasi sinyal kasebar Rayleigh saka 3 saluran nggunakake algoritma demodulasi IQ konvensional. Asil nuduhake yen SNR kira-kira 56 dB. Distribusi Kapadhetan spektral daya ing sadawane dawa kabeh serat sensor ing sawetara frekuensi sinyal ± 100 Hz diselidiki luwih. Saliyane sinyal sing penting ing posisi lan frekuensi geter, diamati manawa ana respon kapadhetan spektral daya tartamtu ing lokasi spasial liyane. Swara crosstalk ing kisaran ± 10 Hz lan njaba posisi geter rata-rata ing sadawane dawa serat, lan rata-rata SNR ing papan ora kurang saka 33 dB.

Gambar 2

diagram skematis sistem penginderaan akustik terdistribusi serat optik.

b Kapadhetan spektral daya sinyal demodulasi.

c, d frekuensi geter cedhak distribusi Kapadhetan spektral daya bebarengan serat sensing.

Panaliten iki minangka sing pertama entuk modulator elektro-optik ing silikon kanthi rasio kepunahan ultra-dhuwur (68 dB), lan kasil ditrapake ing sistem DAS, lan efek nggunakake modulator AOM komersial banget cedhak, lan ukuran lan konsumsi daya ana rong urutan gedhene luwih cilik tinimbang sing terakhir, sing dijangkepi bakal dadi peran kunci ing generasi sabanjure sistem distribusi daya serat miniatur, kurang sensitif. Kajaba iku, proses manufaktur skala gedhe CMOS lan kemampuan integrasi on-chip adhedhasar silikonpiranti optoelektronikbisa nemen ningkataké pangembangan generasi anyar saka murah, multi-piranti modul terpadu monolithic adhedhasar-chip mbagekke serat roso sistem.