De lêste elektro-optyske modulator mei ultra-hege útstjerringsferhâlding

De lêsteelektro-optyske modulator mei ultra-hege útstjerringsferhâlding

Elektro-optyske modulators op 'e chip (op basis fan silisium, triquinoïde, tinne film lithium niobaat, ensfh.) hawwe de foardielen fan kompaktheid, hege snelheid en leech enerzjyferbrûk, mar d'r binne noch altyd grutte útdagings om dynamyske yntensiteitsmodulaasje te berikken mei in ultra-hege ekstinsjeferhâlding. Koartlyn hawwe ûndersikers fan in mienskiplik ûndersykssintrum foar glêstrieddeteksje oan in Sineeske universiteit in grutte trochbraak makke op it mêd fan elektro-optyske modulators mei in ultra-hege ekstinsjeferhâlding op silisiumsubstraten. Op basis fan 'e optyske filterstruktuer fan hege oarder, is de on-chip silisium...elektro-optyske modulatormei in útstjerringsferhâlding oant 68 dB wurdt foar it earst realisearre. De grutte en it enerzjyferbrûk binne twa oarders fan grutte lytser as dy fan tradisjoneleAOM-modulator, en de tapassingsmooglikheden fan it apparaat wurde ferifiearre yn it DAS-systeem fan it laboratoarium.

Figuer 1 Skematysk diagram fan testapparaat foar ultraelektro-optyske modulator mei hege útstjerringsferhâlding

De op silisium basearreelektro-optyske modulatorbasearre op 'e keppele mikroringfilterstruktuer is fergelykber mei it klassike elektryske filter. De elektro-optyske modulator berikt platte bandpassfiltering en in hege out-of-band-ôfwizingsferhâlding (>60 dB) troch de searjekoppeling fan fjouwer silisium-basearre mikroringresonators. Mei help fan in Pin-type elektro-optyske fazeferskower yn elke mikroring kin it transmittânsjespektrum fan 'e modulator signifikant feroare wurde by in lege tapaste spanning (<1,5 V). De hege out-of-band-ôfwizingsferhâlding yn kombinaasje mei de steile filterrolldown-karakteristyk makket it mooglik om de yntensiteit fan it ynfierljocht tichtby de resonante golflingte te modulearjen mei in heul grut kontrast, wat heul geunstich is foar de produksje fan ljochtpulsen mei in ultra-hege útstjerringsferhâlding.

Om de modulaasjekapasiteit fan 'e elektro-optyske modulator te ferifiearjen, demonstrearre it team earst de fariaasje fan 'e transmittânsje fan it apparaat mei de DC-spanning by de wurkgolflingte. It is te sjen dat nei 1 V de transmittânsje skerp sakket boppe 60 dB. Fanwegen de beheining fan konvinsjonele oscilloskoop-observaasjemetoaden brûkt it ûndersyksteam de sels-heterodyne-ynterferinsjemjittingsmetoade, en brûkt it grutte dynamyske berik fan 'e spektrometer om de ultrahege dynamyske útstjerferhâlding fan 'e modulator te karakterisearjen tidens pulsmodulaasje. De eksperimintele resultaten litte sjen dat de útfierljochtpuls fan 'e modulator in útstjerferhâlding hat fan maksimaal 68 dB, en de útstjerferhâlding fan mear as 65 dB tichtby ferskate resonante golflingteposysjes. Nei detaillearre berekkening is de werklike RF-oandriuwspanning dy't op 'e elektrode laden wurdt sawat 1 V, en it modulaasje-enerzjyferbrûk is mar 3,6 mW, wat twa oarders fan grutte lytser is as it konvinsjonele AOM-modulator-enerzjyferbrûk.

De tapassing fan in elektro-optyske modulator op basis fan silisium yn in DAS-systeem kin tapast wurde op in DAS-systeem mei direkte deteksje troch de on-chip modulator yn te pakken. Oars as de algemiene heterodyne-ynterferometry foar lokale sinjalen, wurdt de demodulaasjemodus fan net-balansearre Michelson-ynterferometry yn dit systeem oannaam, sadat it optyske frekwinsjeferskowingseffekt fan 'e modulator net fereaske is. De fazeferoarings feroarsake troch sinusfoarmige trillingssignalen wurde mei súkses weromset troch demodulaasje fan Rayleigh-fersprate sinjalen fan 3 kanalen mei it konvinsjonele IQ-demodulaasjealgoritme. De resultaten litte sjen dat de SNR sawat 56 dB is. De ferdieling fan 'e spektrale krêftdichtheid oer de hiele lingte fan 'e sensorfaser yn it berik fan sinjaalfrekwinsje ± 100 Hz wurdt fierder ûndersocht. Neist it promininte sinjaal op 'e trillingsposysje en frekwinsje wurdt waarnommen dat d'r bepaalde spektrale krêftdichtheidsreaksjes binne op oare romtlike lokaasjes. De oerspraakrûs yn it berik fan ± 10 Hz en bûten de trillingsposysje wurdt gemiddeld oer de lingte fan 'e glêstried, en de gemiddelde SNR yn 'e romte is net minder as 33 dB.

Figuer 2

in skematysk diagram fan in optysk glêstriedferspraat akoestysk deteksjesysteem.

b Demodulearre sinjaalkrêftspektrale tichtens.

c, d trillingsfrekwinsjes tichtby de spektrale tichtheidsferdieling fan 'e krêft lâns de sensorfaser.

Dizze stúdzje is de earste dy't in elektro-optyske modulator op silisium mei in ultrahege útstjerringsferhâlding (68 dB) berikt hat, en mei súkses tapast is op DAS-systemen, en it effekt fan it brûken fan kommersjele AOM-modulator is tige tichtby, en de grutte en it enerzjyferbrûk binne twa oarders fan grutte lytser as de lêste, wat nei ferwachting in wichtige rol sil spylje yn 'e folgjende generaasje fan miniaturisearre, leech-enerzjy ferspraat glêstriedsensorsystemen. Derneist is it CMOS grutskalige produksjeproses en de on-chip yntegraasjemooglikheid fan silisium-basearre ...opto-elektronyske apparatenkin de ûntwikkeling fan in nije generaasje fan goedkeape, multi-apparaat monolityske yntegreare modules basearre op chip ferspraat glêstriedsensorsystemen sterk befoarderje.