Modulator elektro-optik rasio kepunahan ultra-tinggi paling anyar

Sing paling anyarModulator elektro-optik rasio kepunahan ultra-tinggi

Modulator elektro-optik on-chip (adhedhasar silikon, triquinoid, niobate lithium film tipis, lan liya-liyane) nduweni kaluwihan kekompakan, kecepatan dhuwur lan konsumsi daya sing sithik, nanging isih ana tantangan gedhe kanggo entuk modulasi intensitas dinamis kanthi rasio kepunahan ultra-dhuwur. Bubar iki, para peneliti ing Pusat Riset Gabungan kanggo Penginderaan Serat Optik ing universitas Tiongkok wis nggawe terobosan gedhe ing bidang modulator elektro-optik rasio kepunahan ultra-dhuwur ing substrat silikon. Adhedhasar struktur filter optik urutan dhuwur, silikon on-chipmodulator elektro-optikkanthi rasio pemadaman nganti 68 dB diwujudake kanggo pisanan. Ukuran lan konsumsi daya rong urutan gedhene luwih cilik tinimbang tradisionalModulator AOM, lan kelayakan aplikasi piranti kasebut diverifikasi ing sistem DAS laboratorium.

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

Sing adhedhasar silikonmodulator elektro-optikAdhedhasar struktur filter microring sing digandeng padha karo filter listrik klasik. Modulator elektro-optik entuk penyaringan bandpass datar lan rasio penolakan out-of-band sing dhuwur (>60 dB) liwat kopling seri saka papat resonator microring berbasis silikon. Kanthi bantuan pengubah fase elektro-optik tipe Pin ing saben microring, spektrum transmitansi modulator bisa diganti kanthi signifikan ing voltase sing ditrapake kurang (<1,5 V). Rasio penolakan out of band sing dhuwur digabungake karo karakteristik roll-down filter sing tajem ngidini intensitas cahya input cedhak dawa gelombang resonansi dimodulasi kanthi kontras sing gedhe banget, sing kondusif banget kanggo produksi pulsa cahya rasio kepunahan ultra-dhuwur.

Kanggo verifikasi kemampuan modulasi modulator elektro-optik, tim kasebut pisanan nduduhake variasi transmitansi piranti kasebut karo voltase DC ing dawa gelombang operasi. Bisa dideleng yen sawise 1 V, transmitansi mudhun banget nganti luwih saka 60 dB. Amarga watesan metode pengamatan osiloskop konvensional, tim riset nggunakake metode pangukuran interferensi self-heterodyne, lan nggunakake rentang dinamis spektrometer sing gedhe kanggo menehi ciri rasio kepunahan dinamis ultra-dhuwur saka modulator sajrone 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 resonansi. Sawise pitungan rinci, voltase drive RF sing dimuat menyang elektroda yaiku udakara 1 V, lan konsumsi daya modulasi mung 3,6 mW, sing rong urutan gedhene luwih cilik tinimbang konsumsi daya modulator AOM konvensional.

Aplikasi modulator elektro-optik berbasis Silikon ing sistem DAS bisa diterapake ing 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, saengga efek pergeseran frekuensi optik modulator ora dibutuhake. Owah-owahan fase sing disebabake dening sinyal getaran sinusoidal kasil dipulihake kanthi demodulasi sinyal kasebar Rayleigh saka 3 saluran nggunakake algoritma demodulasi IQ konvensional. Asil kasebut nuduhake yen SNR udakara 56 dB. Distribusi kapadhetan spektral daya ing sadawane serat sensor ing kisaran frekuensi sinyal ±100 Hz diselidiki luwih lanjut. Saliyane sinyal sing nonjol ing posisi lan frekuensi getaran, diamati yen ana respon kapadhetan spektral daya tartamtu ing lokasi spasial liyane. Gangguan crosstalk ing kisaran ±10 Hz lan ing njaba posisi getaran dirata-rata ing sadawane serat, lan SNR rata-rata ing ruang ora kurang saka 33 dB.

Gambar 2

Diagram skematis sistem penginderaan akustik terdistribusi serat optik.

b Kapadhetan spektral daya sinyal sing didemodulasi.

c, d frekuensi getaran cedhak distribusi kapadhetan spektral daya ing sadawane serat sensor.

Panliten iki minangka sing pertama kanggo nggayuh modulator elektro-optik ing silikon kanthi rasio kepunahan ultra-dhuwur (68 dB), lan kasil diterapake ing sistem DAS, lan efek nggunakake modulator AOM komersial meh padha, lan ukuran lan konsumsi daya rong urutan gedhene luwih cilik tinimbang sing terakhir, sing diarepake bakal nduweni peran penting ing generasi sabanjure sistem penginderaan serat terdistribusi miniatur lan daya rendah. Kajaba iku, proses manufaktur skala gedhe CMOS lan kemampuan integrasi on-chip berbasis silikonpiranti optoelektronikbisa ningkatake pangembangan generasi anyar modul terintegrasi monolitik multi-piranti sing murah adhedhasar sistem penginderaan serat terdistribusi ing-chip.