ئىخچام كرېمنىي ئاساسلىق ئوپتوئېلېكترونلۇقIQ مودۇلياتورىيۇقىرى سۈرئەتلىك ماسلاشقان ئالاقە ئۈچۈن
سانلىق مەلۇمات مەركەزلىرىدە يۇقىرى سانلىق مەلۇمات يەتكۈزۈش سۈرئىتى ۋە ئېنېرگىيە تېجەيدىغان قوبۇللىغۇچلارغا بولغان ئېھتىياجنىڭ ئېشىشى، ئىخچام يۇقىرى ئىقتىدارلىق ئۈسكۈنىلەرنىڭ تەرەققىياتىغا تۈرتكە بولدى.ئوپتىكىلىق مودۇلياتورلاركرېمنىي ئاساسلىق ئوپتوئېلېكترون تېخنىكىسى (SiPh) ھەر خىل فوتون زاپچاسلىرىنى يەككە چىپقا بىرلەشتۈرۈشتە ئۈمىدۋار سۇپا بولۇپ قالدى، بۇ ئىخچام ۋە ئەرزان باھالىق ھەل قىلىش چارىلىرىنى قوللىنىشقا شارائىت ھازىرلايدۇ. بۇ ماقالىدە GeSi EAM غا ئاساسلانغان، 75 گىگاباد چاستوتىسىدا ئىشلىيەلەيدىغان يېڭى توشۇغۇچى باستۇرۇلغان كرېمنىي IQ مودۇلياتورى تەتقىق قىلىنىدۇ.
ئۈسكۈنە لايىھىسى ۋە ئالاھىدىلىكلىرى
تەكلىپ قىلىنغان IQ مودۇلياتورى 1-رەسىمنىڭ (a) قىسمىدا كۆرسىتىلگەندەك، ئۈچ قوللۇق ئىخچام قۇرۇلمىنى قوللىنىدۇ. ئۈچ GeSi EAM ۋە ئۈچ تېرمو ئوپتىكىلىق باسقۇچ ئالماشتۇرغۇچتىن تەركىب تاپقان بولۇپ، سىممېترىك قۇرۇلمىنى قوللىنىدۇ. كىرىش نۇرى تور ئۇلىغۇچ (GC) ئارقىلىق چىپقا ئۇلىنىدۇ ۋە 1×3 كۆپ مودېللىق ئارىلىق ئۆلچەش ئەسۋابى (MMI) ئارقىلىق ئۈچ يولغا تەڭ بۆلۈنىدۇ. مودۇلياتور ۋە باسقۇچ ئالماشتۇرغۇچتىن ئۆتكەندىن كېيىن، نۇر يەنە بىر 1×3 MMI ئارقىلىق قايتا بىرلەشتۈرۈلۈپ، ئاندىن يەككە مودېللىق تالا (SSMF) غا ئۇلىنىدۇ.
1-رەسىم: (a) IQ مودۇلياتورىنىڭ مىكروسكوپ سۈرىتى؛ (b) – (d) يەككە GeSi EAM نىڭ EO S21، ئۆچۈش نىسبىتى سپېكتىرى ۋە ئۆتكۈزۈشچانلىقى؛ (e) IQ مودۇلياتورى ۋە ماس كېلىدىغان فازا ئالماشتۇرغۇچنىڭ ئوپتىكىلىق باسقۇچىنىڭ سىخېماتىك دىئاگراممىسى؛ (f) مۇرەككەپ تۈزلەڭلىكتىكى توشۇغۇچىنى باستۇرۇش ئىپادىسى. 1-رەسىمنىڭ (b) قىسمىدا كۆرسىتىلگەندەك، GeSi EAM كەڭ ئېلېكترو-ئوپتىكىلىق بەلباغ كەڭلىكىگە ئىگە. 1-رەسىمنىڭ (b) قىسمى 67 GHz ئوپتىكىلىق تەركىب ئانالىزاتورى (LCA) ئارقىلىق يەككە GeSi EAM سىناق قۇرۇلمىسىنىڭ S21 پارامېتىرىنى ئۆلچەيدۇ. 1-رەسىمنىڭ (c) ۋە 1-رەسىمنىڭ (d) قىسمى ئايرىم-ئايرىم ھالدا ھەر خىل DC توك بېسىمىدىكى ستاتىك ئۆچۈش نىسبىتى (ER) سپېكتىرى ۋە 1555 نانومېتىر دولقۇن ئۇزۇنلۇقىدىكى يەتكۈزۈشنى كۆرسىتىدۇ.
1-رەسىمنىڭ (e) قىسمىدا كۆرسىتىلگەندەك، بۇ لايىھەنىڭ ئاساسلىق ئالاھىدىلىكى ئوتتۇرا قولدىكى بىر گەۋدىلەشكەن باسقۇچ ئالماشتۇرغۇچنى تەڭشەش ئارقىلىق ئوپتىكىلىق توشۇغۇچىلارنى باستۇرۇش ئىقتىدارىدۇر. ئۈستۈنكى ۋە ئاستىنقى قوللار ئوتتۇرىسىدىكى باسقۇچ پەرقى π/2 بولۇپ، مۇرەككەپ تەڭشەش ئۈچۈن ئىشلىتىلىدۇ، ئوتتۇرا قول ئوتتۇرىسىدىكى باسقۇچ پەرقى بولسا -3 π/4. بۇ سەپلىمە 1-رەسىمنىڭ (f) مۇرەككەپ تۈزلەڭلىكىدە كۆرسىتىلگەندەك، توشۇغۇچىغا بۇزغۇنچىلىق خاراكتېرلىك ئارىلىشىشنى كەلتۈرۈپ چىقىرىدۇ.
تەجرىبە قۇرۇلمىسى ۋە نەتىجىلىرى
يۇقىرى سۈرئەتلىك تەجرىبە قۇرۇلمىسى 2-رەسىمنىڭ (a) قىسمىدا كۆرسىتىلدى. سىگنال مەنبەسى سۈپىتىدە خالىغان دولقۇن شەكلى گېنېراتورى (Keysight M8194A) ئىشلىتىلىدۇ، ئىككى دانە 60 GHz باسقۇچلۇق ماسلاشتۇرۇلغان RF كۈچەيتكۈچ (ئۆيگە قويۇلغان يانتۇلۇق ئۈچ چاقلىق) مودۇلياتور قوزغاتقۇچ سۈپىتىدە ئىشلىتىلىدۇ. GeSi EAM نىڭ يانتۇلۇق توك بېسىمى -2.5 V بولۇپ، I ۋە Q قاناللىرى ئوتتۇرىسىدىكى ئېلېكتر باسقۇچلۇق ماس كەلمەسلىكنى ئەڭ تۆۋەن چەككە چۈشۈرۈش ئۈچۈن باسقۇچلۇق ماسلاشتۇرۇلغان RF سىمى ئىشلىتىلىدۇ.
2-رەسىم: (a) يۇقىرى سۈرئەتلىك تەجرىبە قۇرۇلمىسى، (b) 70 Gbaud دا توشۇغۇچىنى باستۇرۇش، (c) خاتالىق نىسبىتى ۋە سانلىق مەلۇمات نىسبىتى، (d) 70 Gbaud دا يۇلتۇز تۈركۈمى. ئوپتىكىلىق توشۇغۇچى سۈپىتىدە 100 kHz سىزىق كەڭلىكى، 1555 nm دولقۇن ئۇزۇنلۇقى ۋە 12 dBm قۇۋۋىتىگە ئىگە سودا تاشقى بوشلۇق لازېرى (ECL) نى ئىشلىتىڭ. مودۇلياتسىيەدىن كېيىن، ئوپتىكىلىق سىگنال بىر ئارقىلىق كۈچەيتىلىدۇ.ئېربىي قوشۇلغان تالا كۈچەيتكۈچ(EDFA) ئارقىلىق چىپ ئىچىدىكى ئۇلىنىش زىيىنى ۋە مودۇلياتورنىڭ قىستۇرۇش زىيىنىنى تولۇقلىغىلى بولىدۇ.
قوبۇل قىلىش تەرىپىدە، ئوپتىكىلىق سپېكتر ئانالىزاتورى (OSA) سىگنال سپېكتىرى ۋە توشۇغۇچىنىڭ باستۇرۇلۇشىنى نازارەت قىلىدۇ، بۇ رەسىم 2 (b) دە كۆرسىتىلگەندەك، 70 گىگابادلىق سىگنال ئۈچۈن ئىشلىتىلىدۇ. سىگناللارنى قوبۇل قىلىش ئۈچۈن قوش قۇتۇپلىشىش ماسلاشتۇرۇلغان قوبۇللىغۇچ ئىشلىتىڭ، ئۇ 90 گرادۇسلۇق ئوپتىكىلىق ئارىلاشتۇرغۇچ ۋە تۆتتىن تەركىب تاپقان.40 GHz تەڭپۇڭلاشتۇرۇلغان فوتودىئود، ھەمدە 33 GHz، 80 GSa/s ھەقىقىي ۋاقىتلىق ئوسسىللوسكوپ (RTO) (Keysight DSOZ634A) غا ئۇلانغان. 100 kHz لىنىيە كەڭلىكىدىكى ئىككىنچى ECL مەنبەسى يەرلىك ئوسسىللاتور (LO) سۈپىتىدە ئىشلىتىلىدۇ. تارقاتقۇچ يەككە قۇتۇپلىشىش شارائىتىدا ئىشلەيدىغان بولغاچقا، ئانالىزلىق-سانلىق ئايلاندۇرۇش (ADC) ئۈچۈن پەقەت ئىككى ئېلېكترونلۇق قانال ئىشلىتىلىدۇ. سانلىق مەلۇماتلار RTO غا خاتىرىلىنىدۇ ۋە تورسىز رەقەملىك سىگنال بىر تەرەپ قىلغۇچ (DSP) ئارقىلىق بىر تەرەپ قىلىنىدۇ.
2-رەسىمنىڭ (c) قىسمىدا كۆرسىتىلگەندەك، IQ مودۇلياتورى 40 گىگابادتىن 75 گىگابادقىچە بولغان QPSK مودۇلياتسىيە فورماتى ئارقىلىق سىناق قىلىندى. نەتىجىلەر شۇنى كۆرسىتىدۇكى، %7 قاتتىق قارار چىقىرىش ئارقىلىق ئىلگىرى سۈرۈش خاتالىقىنى تۈزىتىش (HD-FEC) شەرتى ئاستىدا، سۈرئەت 140 گىگاباد/سېكۇنتقا يېتەلەيدۇ؛ %20 يۇمشاق قارار چىقىرىش ئارقىلىق ئىلگىرى سۈرۈش خاتالىقىنى تۈزىتىش (SD-FEC) شەرتى ئاستىدا، سۈرئەت 150 گىگاباد/سېكۇنتقا يېتەلەيدۇ. 70 گىگابادتىكى يۇلتۇز تۈركۈمى دىئاگراممىسى 2-رەسىمنىڭ (d) قىسمىدا كۆرسىتىلدى. نەتىجە 33 گىگابادلىق ئوسسىلوسكوپ بەلۋاغ كەڭلىكى بىلەن چەكلىنىدۇ، بۇ تەخمىنەن 66 گىگابادلىق سىگنال بەلۋاغ كەڭلىكىگە باراۋەر.
2-رەسىمنىڭ (b) قىسمىدا كۆرسىتىلگەندەك، ئۈچ قوللۇق قۇرۇلما 30 dB دىن ئېشىپ كەتكەن بوشاش نىسبىتى بىلەن ئوپتىكىلىق توشۇغۇچىلارنى ئۈنۈملۈك باستۇرالايدۇ. بۇ قۇرۇلما توشۇغۇچىنى تولۇق باستۇرۇشنى تەلەپ قىلمايدۇ، شۇنداقلا Kramer Kronig (KK) قوبۇللىغۇچلىرىغا ئوخشاش سىگنالنى ئەسلىگە كەلتۈرۈش ئۈچۈن توشۇغۇچى ئاۋازنى تەلەپ قىلىدىغان قوبۇللىغۇچلاردا ئىشلىتىشكە بولىدۇ. توشۇغۇچىنى مەركىزىي قول باسقۇچ ئالماشتۇرغۇچ ئارقىلىق تەڭشىگىلى بولۇپ، ئېرىشمەكچى بولغان توشۇغۇچى بىلەن يان بەلباغ نىسبىتىگە (CSR) ئېرىشكىلى بولىدۇ.
ئەۋزەللىكلىرى ۋە قوللىنىشچانلىقى
ئەنئەنىۋى Mach Zehnder مودۇلياتورلىرى بىلەن سېلىشتۇرغاندا (MZM مودۇلياتورلىرى) ۋە باشقا كرېمنىي ئاساسلىق ئوپتوئېلېكترونلۇق IQ مودۇلياتورلىرى بىلەن بىرلىكتە، تەكلىپ قىلىنغان كرېمنىي IQ مودۇلياتورىنىڭ نۇرغۇن ئەۋزەللىكلىرى بار. بىرىنچىدىن، ئۇنىڭ چوڭلۇقى ئىخچام بولۇپ، IQ مودۇلياتورلىرىغا قارىغاندا 10 ھەسسىدىن ئارتۇق كىچىك.Mach Zehnder مودۇلياتورلىرى(باغلاش ياستۇقچىلىرىنى ئۆز ئىچىگە ئالمايدۇ)، شۇڭا بىرلەشتۈرۈش زىچلىقىنى ئاشۇرىدۇ ۋە چىپ كۆلىمىنى ئازايتىدۇ. ئىككىنچىدىن، ئۈستى-ئۈستىگە قويۇلغان ئېلېكترود لايىھىسى تېرمىنال قارشىلىق ئىشلىتىشنى تەلەپ قىلمايدۇ، شۇڭا ئۈسكۈنە سىغىمى ۋە ھەر بىر بىت ئېنېرگىيەسى ئازىيىدۇ. ئۈچىنچىدىن، توشۇغۇچىنى باستۇرۇش ئىقتىدارى يەتكۈزۈش قۇۋۋىتىنى ئەڭ چوڭ دەرىجىدە تۆۋەنلىتىپ، ئېنېرگىيە ئۈنۈمىنى تېخىمۇ ياخشىلايدۇ.
بۇنىڭدىن باشقا، GeSi EAM نىڭ ئوپتىكىلىق بەلباغ كەڭلىكى ناھايىتى كەڭ (30 نانومېتىردىن ئارتۇق) بولۇپ، مىكرو دولقۇنلۇق مودۇلياتورلارنىڭ (MRM) رېزونانسىنى مۇقىملاشتۇرۇش ۋە ماسلاشتۇرۇش ئۈچۈن كۆپ قاناللىق ئىنكاس كونترول توك يولى ۋە بىر تەرەپ قىلغۇچنىڭ ئېھتىياجىنى يوقىتىپ، شۇ ئارقىلىق لايىھەنى ئاددىيلاشتۇرىدۇ.
بۇ ئىخچام ۋە ئۈنۈملۈك IQ مودۇلياتورى كېيىنكى ئەۋلاد، يۇقىرى قانال سانى ۋە سانلىق مەلۇمات مەركەزلىرىدىكى كىچىك ماس كېلىدىغان قوبۇللىغۇچلارغا ناھايىتى ماس كېلىدۇ، بۇ ئارقىلىق يۇقىرى سىغىم ۋە ئېنېرگىيە تېجەيدىغان ئوپتىكىلىق ئالاقە ئىقتىدارىغا ئىگە.
توشۇغۇچ باستۇرۇلغان كرېمنىي IQ مودۇلياتورى ئەلا ئىقتىدارنى نامايان قىلىپ، %20 SD-FEC شارائىتى ئاستىدا سانلىق مەلۇمات يەتكۈزۈش سۈرئىتىنى 150 Gb/s غىچە يەتكۈزىدۇ. ئۇنىڭ GeSi EAM ئاساسىدىكى ئىخچام 3 قوللۇق قۇرۇلمىسى ئىز قوغلاش، ئېنېرگىيە ئۈنۈمى ۋە لايىھەنىڭ ئاددىيلىقى جەھەتتە مۇھىم ئەۋزەللىكلەرگە ئىگە. بۇ مودۇلياتور ئوپتىكىلىق توشۇغۇچنى باستۇرۇش ياكى تەڭشەش ئىقتىدارىغا ئىگە بولۇپ، كۆپ لىنىيەلىك ئىخچام ماسلاشتۇرۇلغان قوبۇللىغۇچلار ئۈچۈن ماسلاشتۇرۇلغان بايقاش ۋە Kramer Kronig (KK) بايقاش لايىھەلىرى بىلەن بىرلەشتۈرۈلىدۇ. كۆرسىتىلگەن نەتىجىلەر سانلىق مەلۇمات مەركەزلىرى ۋە باشقا ساھەلەردە يۇقىرى سىغىملىق سانلىق مەلۇمات ئالاقىسىگە بولغان ئېھتىياجنىڭ ئېشىۋاتقانلىقىنى قاندۇرۇش ئۈچۈن يۇقىرى دەرىجىدە بىرلەشتۈرۈلگەن ۋە ئۈنۈملۈك ئوپتىكىلىق قوبۇللىغۇچلارنى ئىشقا ئاشۇرۇشقا تۈرتكە بولدى.
ئېلان قىلىنغان ۋاقىت: 2025-يىلى 1-ئاينىڭ 21-كۈنى