በሲሊኮን ላይ የተመሠረተ ኮምፓክት ኦፕቶኤሌክትሮኒክየአይኪው ሞዱለርለከፍተኛ ፍጥነት የተቀናጀ ግንኙነት
በመረጃ ማዕከላት ውስጥ ለከፍተኛ የውሂብ ማስተላለፊያ ፍጥነት እና ለኃይል ቆጣቢ አስተላላፊዎች ያለው ፍላጎት እየጨመረ መምጣቱ የታመቀ ከፍተኛ አፈፃፀም እንዲፈጠር ምክንያት ሆኗልየኦፕቲካል ሞዱለተሮችበሲሊኮን ላይ የተመሠረተ የኦፕቶኤሌክትሮኒክ ቴክኖሎጂ (SiPh) የተለያዩ የፎቶኒክ ክፍሎችን በአንድ ቺፕ ላይ ለማዋሃድ ተስፋ ሰጪ መድረክ ሆኗል፣ ይህም የታመቀ እና ወጪ ቆጣቢ መፍትሄዎችን ያስችላል። ይህ ጽሑፍ እስከ 75 Gbaud ድግግሞሽ ሊሠራ የሚችል በGeSi EAMs ላይ የተመሠረተ አዲስ ተሸካሚ የተጨናነቀ የሲሊኮን IQ ሞዱለርን ያብራራል።
የመሳሪያው ዲዛይን እና ባህሪያት
የቀረበው የIQ ሞዱለር በምስል 1 (ሀ) ላይ እንደሚታየው የታመቀ የሶስት ክንድ መዋቅርን ይጠቀማል። ከሶስት GeSi EAM እና ሶስት ቴርሞ ኦፕቲካል ፌዝ ፈረቃዎች የተዋቀረ ሲሆን ሲሜትሪክ ውቅርን ይቀበላል። የግቤት መብራቱ በፍርግርግ ማጣበቂያ (GC) በኩል ከቺፑ ጋር ይጣመራል እና በ1×3 ባለብዙ ሁነታ ኢንተርፌሮሜትር (MMI) በኩል በሦስት መንገዶች በእኩል ይከፈላል። በማሞደያው እና በደረጃ ፈረቃው ውስጥ ካለፈ በኋላ ብርሃኑ በሌላ 1×3 MMI እንደገና ይጣመራል ከዚያም ከአንድ ነጠላ ሁነታ ፋይበር (SSMF) ጋር ይጣመራል።
ምስል 1፡ (ሀ) የIQ ሞዱለር ማይክሮስኮፒክ ምስል፤ (ለ) – (መ) የEO S21፣ የመጥፋት ጥምርታ ስፔክትረም እና የአንድ GeSi EAM ማስተላለፊያ፤ (ሠ) የIQ ሞዱለር እና ተዛማጅ የደረጃ መቀየሪያ ኦፕቲካል ምዕራፍ ንድፍ፤ (ረ) በተወሳሰበው አውሮፕላን ላይ የተሸካሚ መጨናነቅ ውክልና። በስእል 1 (ለ) እንደሚታየው፣ የGeSi EAM ሰፊ የኤሌክትሮ-ኦፕቲክ ባንድዊድዝ አለው። ስእል 1 (ለ) የአንድ GeSi EAM የሙከራ መዋቅር የS21 መለኪያን በ67 GHz የኦፕቲካል ክፍል ተንታኝ (LCA) በመጠቀም ለክቷል። ስእል 1 (ሐ) እና 1 (መ) በቅደም ተከተል በተለያዩ የዲሲ ቮልቴጆች ላይ ያለውን የማይለዋወጥ የመጥፋት ጥምርታ (ER) ስፔክትራ እና በ1555 ናኖሜትሮች የሞገድ ርዝመት ማስተላለፊያውን ያሳያሉ።
በስእል 1 (ሠ) ላይ እንደሚታየው፣ የዚህ ዲዛይን ዋና ባህሪ በመካከለኛው ክንድ ውስጥ የተቀናጀውን የደረጃ መቀየሪያ በማስተካከል የኦፕቲካል ተሸካሚዎችን የመጨናነቅ ችሎታ ነው። በላይኛው እና በታችኛው ክንዶች መካከል ያለው የደረጃ ልዩነት π/2 ሲሆን ውስብስብ ማስተካከያ ለማድረግ የሚያገለግል ሲሆን በመሃል ክንዱ መካከል ያለው የደረጃ ልዩነት ደግሞ -3 π/4 ነው። ይህ ውቅር በምስል 1 (ረ) ውስብስብ አውሮፕላን ላይ እንደሚታየው በአገልግሎት አቅራቢው ላይ አጥፊ ጣልቃ ገብነት እንዲኖር ያስችላል።
የሙከራ ማዋቀር እና ውጤቶች
የከፍተኛ ፍጥነት የሙከራ ማዋቀር በስእል 2 (ሀ) ላይ ይታያል። የዘፈቀደ የሞገድ ቅርጽ ማመንጫ (Keysight M8194A) እንደ ምልክት ምንጭ ጥቅም ላይ ይውላል፣ እና ሁለት 60 GHz ደረጃ የተመሳሰሉ የRF ማጉያዎች (ከተዋሃዱ የባይዞል ቲዎች ጋር) እንደ ሞዱላተር ነጂዎች ጥቅም ላይ ይውላሉ። የGeSi EAM የባይዞል ቮልቴጅ -2.5 V ነው፣ እና በI እና Q ቻናሎች መካከል የኤሌክትሪክ የፓይዘን አለመጣጣምን ለመቀነስ የፓይዘን ተዛማጅ የRF ገመድ ጥቅም ላይ ይውላል።
ምስል 2፡ (ሀ) ከፍተኛ ፍጥነት ያለው የሙከራ ማዋቀር፣ (ለ) በ70 Gbaud ላይ የተሸካሚ ማፈን፣ (ሐ) የስህተት ፍጥነት እና የውሂብ መጠን፣ (መ) በ70 Gbaud ላይ ያለው ህብረ ከዋክብት። እንደ ኦፕቲካል ተሸካሚ 100 kHz የመስመር ስፋት፣ 1555 nm የሞገድ ርዝመት እና 12 dBm ኃይል ያለው የንግድ ውጫዊ ጎድጓዳ ሌዘር (ECL) ይጠቀሙ። ሞጁሉን ከጨረሰ በኋላ የኦፕቲካል ሲግናል በየኤርቢየም-ዶፔድ ፋይበር ማጉያ(EDFA) በቺፕ ላይ ለሚከሰቱ የማገናኘት ኪሳራዎች እና የሞዱለር ማስገቢያ ኪሳራዎችን ለማካካስ።
በመቀበያ ጫፍ ላይ፣ የኦፕቲካል ስፔክትረም አናሊዘር (OSA) በምስል 2 (ለ) ላይ እንደሚታየው ለ70 ጋባድ ምልክት የሲግናል ስፔክትረም እና የሽግግር ማፈንን ይከታተላል። ምልክቶችን ለመቀበል ባለሁለት ፖላራይዜሽን ኮፊኒት ሪሲቨር ይጠቀሙ፣ ይህም 90 ዲግሪ ኦፕቲካል ማደባለቅ እና አራት ዲግሪዎችን ያካትታል።40 GHz ሚዛናዊ የፎቶዲዮዳዮዶች, እና ከ33 GHz፣ 80 GSa/s real-time oscilloscope (RTO) (Keysight DSOZ634A) ጋር የተገናኘ ነው። ሁለተኛው የ100 kHz የመስመር ስፋት ያለው የECL ምንጭ እንደ አካባቢያዊ ኦስሲሌተር (LO) ጥቅም ላይ ይውላል። አስተላላፊው በነጠላ ፖላራይዜሽን ሁኔታዎች ውስጥ ስለሚሠራ፣ ለአናሎግ-ወደ-ዲጂታል ልወጣ (ADC) ሁለት ኤሌክትሮኒክ ቻናሎች ብቻ ጥቅም ላይ ይውላሉ። መረጃው በ RTO ላይ ተመዝግቦ ከመስመር ውጭ ዲጂታል ሲግናል ፕሮሰሰር (DSP) በመጠቀም ይካሄዳል።
በስእል 2 (ሐ) ላይ እንደሚታየው፣ የIQ ሞዱለተር የተፈተነው ከ40 Gbaud እስከ 75 Gbaud ባለው የQPSK ሞዱሌሽን ቅርጸት በመጠቀም ነው። ውጤቶቹ እንደሚያሳዩት በ7% ጠንካራ ውሳኔ ወደፊት የስህተት ማስተካከያ (HD-FEC) ሁኔታዎች ስር፣ ፍጥነቱ 140 Gb/s ሊደርስ ይችላል፤ በ20% ለስላሳ ውሳኔ ወደፊት የስህተት ማስተካከያ (SD-FEC) ሁኔታ ስር፣ ፍጥነቱ 150 Gb/s ሊደርስ ይችላል። በ70 Gbaud ላይ ያለው የህብረ ከዋክብት ዲያግራም በስእል 2 (መ) ላይ ይታያል። ውጤቱ የተገደበው በ33 GHz ኦሲሎስኮፕ ባንድዊድዝ ሲሆን ይህም በግምት 66 Gbaud ካለው የሲግናል ባንድዊድዝ ጋር እኩል ነው።
በስእል 2 (ለ) ላይ እንደሚታየው፣ የሶስቱ ክንድ መዋቅር ከ30 dB በላይ የሆነ የብሎኪንግ ፍጥነት ያላቸውን የኦፕቲካል ተሸካሚዎችን ውጤታማ በሆነ መንገድ ማፈን ይችላል። ይህ መዋቅር ተሸካሚውን ሙሉ በሙሉ መጨቆን አያስፈልገውም እና እንደ ክራመር ክሮኒግ (KK) ተቀባዮች ያሉ ምልክቶችን ለማግኘት የተሸካሚ ድምጾችን በሚፈልጉ ተቀባዮች ላይም ጥቅም ላይ ሊውል ይችላል። የሚፈለገውን የተሸካሚ ወደ ጎን ባንድ ጥምርታ (CSR) ለማሳካት ተሸካሚው በማዕከላዊ ክንድ ፌዝ ፈረቃ በኩል ሊስተካከል ይችላል።
ጥቅሞች እና አፕሊኬሽኖች
ከባህላዊ የማች ዜህንድ ሞዱለተሮች ጋር ሲነጻጸር (የMZM ሞዱለተሮች) እና ሌሎች በሲሊኮን ላይ የተመሰረቱ ኦፕቶኤሌክትሮኒክ IQ ሞዱለተሮች፣ የቀረበው የሲሊኮን IQ ሞዱለተር በርካታ ጥቅሞች አሉት። በመጀመሪያ፣ መጠኑ አነስተኛ ነው፣ ከIQ ሞዱለተሮች በ10 እጥፍ ያነሰ ነው።የማክ ዜህንድ ሞዱለተሮች(የማሰሪያ ፓዶችን ሳይጨምር)፣ በዚህም የውህደት ጥግግትን ይጨምራል እና የቺፕ አካባቢን ይቀንሳል። በሁለተኛ ደረጃ፣ የተደራረበው የኤሌክትሮድ ዲዛይን የተርሚናል ተቃዋሚዎችን መጠቀም አያስፈልገውም፣ በዚህም የመሳሪያውን አቅም እና የኃይል መጠን በቢት ይቀንሳል። በሶስተኛ ደረጃ፣ ተሸካሚው የመጨናነቅ ችሎታው የማስተላለፊያ ኃይልን መቀነስን ከፍ ያደርገዋል፣ ይህም የኃይል ቆጣቢነትን የበለጠ ያሻሽላል።
በተጨማሪም፣ የGeSi EAM የኦፕቲካል ባንድዊድዝ በጣም ሰፊ ነው (ከ30 ናኖሜትሮች በላይ)፣ የማይክሮዌቭ ሞዱለሮችን (MRMs) ሬዞናንስ ለማረጋጋት እና ለማመሳሰል ባለብዙ ቻናል ግብረመልስ መቆጣጠሪያ ወረዳዎችን እና ፕሮሰሰሮችን አስፈላጊነት ያስወግዳል፣ በዚህም ዲዛይኑን ቀላል ያደርገዋል።
ይህ ውሱን እና ቀልጣፋ የአይኪው ሞዱለር ለቀጣዩ ትውልድ፣ ከፍተኛ የቻናል ብዛት እና በመረጃ ማዕከላት ውስጥ ላሉ ትናንሽ ወጥነት ላላቸው ትራንስሲቨሮች በጣም ተስማሚ ሲሆን ይህም ከፍተኛ አቅም እና የበለጠ ኃይል ቆጣቢ የኦፕቲካል ግንኙነት እንዲኖር ያስችላል።
ተሸካሚው የተጨናነቀው የሲሊኮን አይኪው ሞዱለር እጅግ በጣም ጥሩ አፈጻጸም ያሳያል፣ ከ20% SD-FEC ሁኔታዎች በታች እስከ 150 Gb/s የውሂብ ማስተላለፊያ ፍጥነት አለው። በGeSi EAM ላይ የተመሠረተው የታመቀ ባለ 3-ክንድ መዋቅር በእግር አሻራ፣ በኢነርጂ ውጤታማነት እና በዲዛይን ቀላልነት ረገድ ጉልህ ጥቅሞች አሉት። ይህ ሞዱለር የኦፕቲካል ተሸካሚውን የመጨናነቅ ወይም የማስተካከያ ችሎታ ያለው ሲሆን ለብዙ መስመር የታመቀ ኮኔክቲቭ ትራንስሲቨሮች ከተቀናጀ ማወቂያ እና ከክራመር ክሮኒግ (KK) የማወቂያ እቅዶች ጋር ሊዋሃድ ይችላል። የተገለጹት ስኬቶች በመረጃ ማዕከላት እና በሌሎች መስኮች እየጨመረ ላለው ከፍተኛ አቅም ያለው የውሂብ ግንኙነት ፍላጎትን ለማሟላት ከፍተኛ የተዋሃዱ እና ቀልጣፋ የኦፕቲካል ትራንስሲቨሮችን እውን ለማድረግ ያስችላሉ።
የልጥፍ ሰዓት፡- ጥር-21-2025