Die nuutste ultra-hoë uitsterwingsverhouding elektro-optiese modulator

Die nuutsteultra-hoë uitsterwingsverhouding elektro-optiese modulator

Elektro-optiese modulators op die skyfie (silikon-gebaseerd, trikinoïed, dunfilm-litiumniobat, ens.) het die voordele van kompaktheid, hoë spoed en lae kragverbruik, maar daar is steeds groot uitdagings om dinamiese intensiteitsmodulasie met 'n ultra-hoë uitsterwingsverhouding te bereik. Onlangs het navorsers by 'n gesamentlike navorsingsentrum vir Veseloptiese Waarneming aan 'n Chinese universiteit 'n groot deurbraak gemaak op die gebied van elektro-optiese modulators met 'n ultra-hoë uitsterwingsverhouding op silikonsubstrate. Gebaseer op die hoë-orde optiese filterstruktuur, is die silikon op die skyfie...elektro-optiese modulatormet 'n uitdowingsverhouding van tot 68 dB word vir die eerste keer gerealiseer. Die grootte en kragverbruik is twee ordes van grootte kleiner as dié van tradisioneleAOM-modulator, en die toepassingshaalbaarheid van die toestel word in die laboratorium DAS-stelsel geverifieer.

Figuur 1 Skematiese diagram van toetsapparaat vir ultrahoë uitsterwingsverhouding elektro-optiese modulator

Die silikon-gebaseerdeelektro-optiese modulatorgebaseer op die gekoppelde mikroringfilterstruktuur is soortgelyk aan die klassieke elektriese filter. Die elektro-optiese modulator bereik plat banddeurlaatfiltering en 'n hoë buite-band-verwerpingsverhouding (>60 dB) deur die seriekoppeling van vier silikon-gebaseerde mikroringresonators. Met behulp van 'n Pin-tipe elektro-optiese faseverskuiwer in elke mikroring, kan die transmissiespektrum van die modulator aansienlik verander word by 'n lae toegepaste spanning (<1.5 V). Die hoë buite-band-verwerpingsverhouding gekombineer met die steil filterrol-af-eienskap maak dit moontlik om die intensiteit van die insetlig naby die resonante golflengte met 'n baie groot kontras te moduleer, wat baie bevorderlik is vir die produksie van ultra-hoë uitsterwingsverhouding ligpulse.

Om die modulasievermoë van die elektro-optiese modulator te verifieer, het die span eers die variasie van die transmissie van die toestel met die GS-spanning by die bedryfsgolflengte gedemonstreer. Daar kan gesien word dat die transmissie na 1 V skerp daal bo 60 dB. As gevolg van die beperking van konvensionele ossilloskoopwaarnemingsmetodes, neem die navorsingspan die self-heterodyne interferensiemetingsmetode aan en gebruik die groot dinamiese bereik van die spektrometer om die ultra-hoë dinamiese uitsterwingsverhouding van die modulator tydens pulsmodulasie te karakteriseer. Die eksperimentele resultate toon dat die uitsetligpuls van die modulator 'n uitsterwingsverhouding van tot 68 dB het, en die uitsterwingsverhouding van meer as 65 dB naby verskeie resonante golflengteposisies. Na gedetailleerde berekening is die werklike RF-dryfspanning wat na die elektrode gelaai word ongeveer 1 V, en die modulasiekragverbruik is slegs 3.6 mW, wat twee ordes van grootte kleiner is as die konvensionele AOM-modulator se kragverbruik.

Die toepassing van 'n silikon-gebaseerde elektro-optiese modulator in 'n DAS-stelsel kan toegepas word op 'n direkte-opsporing DAS-stelsel deur die ingeboude modulator te verpak. Anders as die algemene plaaslike-sein heterodyne interferometrie, word die demodulasiemodus van ongebalanseerde Michelson-interferometrie in hierdie stelsel aangeneem, sodat die optiese frekwensieverskuiwingseffek van die modulator nie nodig is nie. Die faseveranderinge wat veroorsaak word deur sinusvormige vibrasieseine word suksesvol herstel deur demodulasie van Rayleigh-verspreide seine van 3 kanale met behulp van die konvensionele IQ-demodulasie-algoritme. Die resultate toon dat die SNR ongeveer 56 dB is. Die verspreiding van drywingsspektrale digtheid langs die hele lengte van die sensorvesel in die reeks van seinfrekwensie ±100 Hz word verder ondersoek. Benewens die prominente sein by die vibrasieposisie en frekwensie, word waargeneem dat daar sekere drywingsspektrale digtheidsreaksies op ander ruimtelike liggings is. Die kruisspraakgeraas in die reeks van ±10 Hz en buite die vibrasieposisie word gemiddeld langs die lengte van die vesel, en die gemiddelde SNR in die ruimte is nie minder as 33 dB nie.

Figuur 2

'n Skematiese diagram van 'n optiese vesel verspreide akoestiese sensorstelsel.

b Gedemoduleerde seinkragspektrale digtheid.

c, d vibrasiefrekwensies naby die kragspektrale digtheidsverspreiding langs die sensorvesel.

Hierdie studie is die eerste wat 'n elektro-optiese modulator op silikon met 'n ultra-hoë uitsterwingsverhouding (68 dB) bereik het, en suksesvol toegepas is op DAS-stelsels, en die effek van die gebruik van kommersiële AOM-modulator is baie naby, en die grootte en kragverbruik is twee ordes van grootte kleiner as laasgenoemde, wat na verwagting 'n sleutelrol sal speel in die volgende generasie geminiaturiseerde, lae-krag verspreide veselsensorstelsels. Daarbenewens is die CMOS grootskaalse vervaardigingsproses en die integrasievermoë op die skyfie van silikon-gebaseerde ...opto-elektroniese toestellekan die ontwikkeling van 'n nuwe generasie laekoste, multi-toestel monolitiese geïntegreerde modules gebaseer op-skyfie verspreide veselsensorstelsels grootliks bevorder.