ለከፍተኛ ፍጥነት ወጥነት ያለው ግንኙነት የታመቀ በሲሊኮን ላይ የተመሰረተ ኦፕቶኤሌክትሮኒክ IQ ሞዱላተር

የታመቀ በሲሊኮን ላይ የተመሠረተ ኦፕቶኤሌክትሮኒክIQ ሞዱተርለከፍተኛ ፍጥነት የተቀናጀ ግንኙነት
በመረጃ ማዕከላት ውስጥ ያለው ከፍተኛ የመረጃ ስርጭት ፍጥነት እና የበለጠ ኃይል ቆጣቢ transceivers ፍላጎት እየጨመረ መምጣቱ የታመቀ ከፍተኛ አፈፃፀም እንዲፈጠር አድርጓል።ኦፕቲካል ሞዱላተሮች. በሲሊኮን ላይ የተመሰረተ ኦፕቶኤሌክትሮኒክ ቴክኖሎጂ (SiPh) የተለያዩ የፎቶኒክ ክፍሎችን በአንድ ቺፕ ላይ በማዋሃድ የታመቀ እና ወጪ ቆጣቢ መፍትሄዎችን ለማስቻል ተስፋ ሰጭ መድረክ ሆኗል። ይህ መጣጥፍ እስከ 75 Gbaud በሚደርስ ድግግሞሽ የሚሰራውን በ GeSi EAMs ላይ የተመሰረተ የልቦለድ አገልግሎት አቅራቢ የሲሊኮን IQ ሞዱላተርን ይዳስሳል።
የመሣሪያ ንድፍ እና ባህሪያት
በስእል 1 (ሀ) ላይ እንደሚታየው የታቀደው የአይኪው ሞዱላተር የታመቀ የሶስት ክንድ መዋቅርን ይቀበላል። በሶስት GeSi EAM እና በሶስት ቴርሞ ኦፕቲካል ምዕራፍ ፈረቃዎች የተዋቀረ፣ የተመጣጠነ ውቅርን የሚቀበል። የግብአት መብራቱ በቺፑ ውስጥ በግሬቲንግ ማጣመሪያ (ጂሲ) በኩል ይጣመራል እና በ 1 × 3 መልቲ ሞድ ኢንተርፌሮሜትር (ኤምኤምአይ) በኩል በሶስት መንገዶች እኩል ይከፈላል. በሞዱሌተር እና በደረጃ መቀየሪያ ውስጥ ካለፉ በኋላ ብርሃኑ በሌላ 1×3 ኤምኤምአይ ይዋሃዳል እና ከዚያም ከአንድ ሞድ ፋይበር (ኤስ.ኤም.ኤፍ.ኤፍ) ጋር ይጣመራል።

ምስል 1: (ሀ) የ IQ ሞዱላተር በአጉሊ መነጽር; (ለ) - (መ) EO S21፣ የመጥፋት ጥምርታ ስፔክትረም እና የአንድ ነጠላ GeSi EAM ማስተላለፍ; (ሠ) የ IQ ሞዱላተር እና ተዛማጅ የጨረር ደረጃ የደረጃ መቀየሪያ ንድፍ ንድፍ; (ረ) ውስብስብ በሆነው አውሮፕላን ላይ ተሸካሚ የማፈን ውክልና። በስእል 1 (ለ) ላይ እንደሚታየው GeSi EAM ሰፊ ኤሌክትሮ ኦፕቲክ ባንድዊድዝ አለው። ምስል 1 (ለ) የ 67 GHz የጨረር መለዋወጫ ተንታኝ (LCA) በመጠቀም የአንድ ነጠላ GeSi EAM የሙከራ መዋቅር S21 መለኪያን ለካ። ምስል 1 (ሐ) እና 1 (መ) እንደየቅደም ተከተላቸው የማይንቀሳቀስ የመጥፋት ሬሾ (ER) ስፔክትራን በተለያዩ የዲሲ ቮልቴቶች እና በ1555 ናኖሜትር የሞገድ ርዝመት ያለው ስርጭቱን ያሳያል።
በስእል 1 (ሠ) ላይ እንደሚታየው የዚህ ንድፍ ዋና ገፅታ በመሃከለኛ ክንድ ውስጥ የተቀናጀ የሂደት መቀየሪያን በማስተካከል የኦፕቲካል ተሸካሚዎችን የመጨፍለቅ ችሎታ ነው. በላይኛው እና የታችኛው እጆች መካከል ያለው የደረጃ ልዩነት π/2 ነው፣ ለተወሳሰበ ማስተካከያ ጥቅም ላይ ይውላል፣ በመካከለኛው ክንድ መካከል ያለው የደረጃ ልዩነት -3 π/4 ነው። በስእል 1 (ረ) ውስብስብ አውሮፕላን ላይ እንደሚታየው ይህ ውቅር ተሸካሚው ላይ አጥፊ ጣልቃ ገብነት እንዲኖር ያስችላል።
የሙከራ ቅንብር እና ውጤቶች
የከፍተኛ ፍጥነት የሙከራ ዝግጅት በስእል 2 (ሀ) ላይ ይታያል። የዘፈቀደ የሞገድ ፎርም ጀነሬተር (Keysight M8194A) እንደ ሲግናል ምንጭ ጥቅም ላይ ይውላል፣ እና ሁለት 60 GHz ፋዝ ተዛማጅ የ RF amplifiers (ከተቀናጁ አድሎአዊ ቲዎች ጋር) እንደ ሞዱላተር ሾፌሮች ያገለግላሉ። የGSi EAM አድልዎ ቮልቴጅ -2.5 ቪ ነው፣ እና በክፍል የተዛመደ የ RF ገመድ በ I እና Q ቻናሎች መካከል ያለውን የኤሌትሪክ ምዕራፍ አለመመጣጠን ለመቀነስ ይጠቅማል።
ምስል 2፡ (ሀ) ከፍተኛ ፍጥነት ያለው የሙከራ ማዋቀር፣ (ለ) የአገልግሎት አቅራቢዎችን ማፈን በ70 Gbaud፣ (ሐ) የስህተት መጠን እና የውሂብ መጠን፣ (መ) ህብረ ከዋክብት በ70 Gbaud። የንግድ ውጫዊ ክፍተት ሌዘር (ኢሲኤል) በ100 kHz የመስመር ስፋት፣ 1555 nm የሞገድ ርዝመት እና 12 ዲቢኤም ኃይል እንደ ኦፕቲካል ተሸካሚ ይጠቀሙ። ከተቀየረ በኋላ የኦፕቲካል ምልክቱ በኤን በመጠቀም ይጨምራልerbium-doped ፋይበር ማጉያ(ኢ.ዲ.ኤፍ.ኤ) የቺፕ ማጣመሪያ ኪሳራዎችን እና የሞዱላተር ማስገቢያ ኪሳራዎችን ለማካካስ።
በተቀባዩ መጨረሻ ላይ የOptical Spectrum Analyzer (OSA) የሲግናል ስፔክትረም እና ተሸካሚ መጨናነቅን ይከታተላል፣ በስእል 2 (ለ) ለ 70 Gbaud ሲግናል። ምልክቶችን ለመቀበል ባለሁለት የፖላራይዜሽን ወጥ መቀበያ ይጠቀሙ ይህም ባለ 90 ዲግሪ ኦፕቲካል ማደባለቅ እና አራት ያካትታል40 ጊኸ ሚዛናዊ ፎቶዲዮዲዮዶች, እና ከ 33 GHz, 80 GSa/s የእውነተኛ ጊዜ oscilloscope (RTO) (የቁልፍ እይታ DSOZ634A) ጋር ተገናኝቷል. የ 100 kHz የመስመር ስፋት ያለው ሁለተኛው የ ECL ምንጭ እንደ የአካባቢ oscillator (LO) ጥቅም ላይ ይውላል. በነጠላ የፖላራይዜሽን ሁኔታዎች ውስጥ በሚሠራው አስተላላፊው ምክንያት፣ ለአናሎግ ወደ ዲጂታል ልወጣ (ADC) ሁለት የኤሌክትሮኒክስ ቻናሎች ብቻ ጥቅም ላይ ይውላሉ። መረጃው በ RTO ላይ ይመዘገባል እና ከመስመር ውጭ ዲጂታል ሲግናል ፕሮሰሰር (DSP) በመጠቀም ይከናወናል።
በስእል 2 (ሐ) ላይ እንደሚታየው የIQ ሞዱላተሩ ከ40 Gbaud እስከ 75 Gbaud ባለው የQPSK ሞጁል ፎርማት ተፈትኗል። ውጤቶቹ እንደሚያመለክቱት በ 7% ከባድ ውሳኔ ወደፊት የስህተት ማስተካከያ (HD-FEC) ሁኔታዎች, መጠኑ 140 Gb / ሰ ሊደርስ ይችላል. በ 20% ለስላሳ ውሳኔ ወደ ፊት የስህተት ማስተካከያ (ኤስዲ-ኤፍኢሲ) ሁኔታ, ፍጥነቱ ወደ 150 Gb / ሰ ሊደርስ ይችላል. በ 70 Gbaud ላይ ያለው የህብረ ከዋክብት ንድፍ በስእል 2 (መ) ይታያል። ውጤቱ በ 33 GHz oscilloscope የመተላለፊያ ይዘት የተገደበ ነው, ይህም በግምት 66 Gbaud ካለው የሲግናል ባንድዊድዝ ጋር እኩል ነው.

በስእል 2 (ለ) ላይ እንደሚታየው የሶስቱ ክንድ መዋቅር ከ30 ዲቢቢ በላይ በሆነ ባዶ መጠን የኦፕቲካል ተሸካሚዎችን ውጤታማ በሆነ መንገድ ማፈን ይችላል። ይህ መዋቅር ድምጸ ተያያዥ ሞደምን ሙሉ በሙሉ መጨቆን አይፈልግም እና እንደ ክሬመር ክሮኒግ (ኬኬ) ተቀባዮች ያሉ ምልክቶችን ለማግኘት የድምጸ ተያያዥ ሞደም በሚጠይቁ ተቀባዮች ውስጥም ሊያገለግል ይችላል። የሚፈለገውን ተሸካሚ ወደ ጎን ባንድ ጥምርታ (CSR) ለመድረስ በማዕከላዊ ክንድ ምዕራፍ መቀየሪያ በኩል ማጓጓዣው ሊስተካከል ይችላል።
ጥቅሞች እና መተግበሪያዎች
ከተለምዷዊ የማች ዘህንደር ሞዱለተሮች ጋር ሲነጻጸር (MZM ሞጁሎች) እና ሌሎች በሲሊኮን ላይ የተመሰረቱ ኦፕቶኤሌክትሮኒክ IQ ሞዱለተሮች፣ የታቀደው የሲሊኮን IQ ሞዱላተር በርካታ ጥቅሞች አሉት። በመጀመሪያ ፣ መጠኑ የታመቀ ነው ፣ ከ IQ ሞዱላተሮች ከ 10 እጥፍ ያነሰ ነው።የማች ዘህንደር ሞዱላተሮች(ከግንኙነት ንጣፎች በስተቀር) ፣ ስለሆነም የመዋሃድ ጥንካሬን በመጨመር እና ቺፕ አካባቢን መቀነስ። በሁለተኛ ደረጃ, የተቆለለ የኤሌክትሮል ዲዛይን የተርሚናል መከላከያዎችን መጠቀም አያስፈልግም, በዚህም የመሳሪያውን አቅም እና ጉልበት በአንድ ቢት ይቀንሳል. በሦስተኛ ደረጃ፣ የድምጸ ተያያዥ ሞደም የማፈን ችሎታ የማስተላለፊያ ኃይልን የመቀነስ አቅምን ይጨምራል፣ የኢነርጂ ውጤታማነትን የበለጠ ያሻሽላል።
በተጨማሪም የ GeSi EAM የጨረር ባንድዊድዝ በጣም ሰፊ ነው (ከ 30 ናኖሜትሮች በላይ) የባለብዙ ቻናል ግብረመልስ መቆጣጠሪያ ወረዳዎች እና ማቀነባበሪያዎች የማይክሮዌቭ ሞዱላተሮችን (ኤምአርኤምኤስ) ድምጽ ማረጋጋት እና ማመሳሰልን በማስወገድ ንድፉን ቀላል ያደርገዋል።
ይህ የታመቀ እና ቀልጣፋ የአይኪው ሞዱሌተር ለቀጣዩ ትውልድ፣ ለከፍተኛ የሰርጥ ብዛት እና በመረጃ ማእከላት ውስጥ ላሉ አነስተኛ ወጥነት ያላቸው ትራንስሰተሮች ከፍተኛ አቅም ያለው እና የበለጠ ኃይል ቆጣቢ የኦፕቲካል ግንኙነትን ለማስቻል በጣም ተስማሚ ነው።
ድምጸ ተያያዥ ሞደም የታፈነው የሲሊኮን አይኪው ሞዱላተር በ20% SD-FEC ሁኔታዎች እስከ 150 Gb/s የውሂብ ማስተላለፊያ ፍጥነት ያለው ጥሩ አፈጻጸም አሳይቷል። በ GeSi EAM ላይ የተመሰረተው የታመቀ ባለ 3 ክንድ መዋቅር በዱካ፣ በሃይል ቅልጥፍና እና በንድፍ ቀላልነት ጉልህ ጠቀሜታዎች አሉት። ይህ ሞዱለተር የኦፕቲካል ተሸካሚውን የማፈን ወይም የማስተካከል ችሎታ ያለው ሲሆን ከተጣጣመ ማወቂያ እና ክሬመር ክሮኒግ (ኬኬ) ማወቂያ ዕቅዶች ጋር ለብዙ መስመር የታመቀ ወጥ ቅንጅት ትራንስፎርመሮች ሊጣመር ይችላል። የታዩት ስኬቶች በከፍተኛ ደረጃ የተቀናጁ እና ቀልጣፋ የኦፕቲካል ትራንስሰቨሮችን እውን ለማድረግ በመረጃ ማእከሎች እና በሌሎች መስኮች እያደገ ያለውን ከፍተኛ አቅም ያለው የመረጃ ልውውጥ ፍላጎት ለማሟላት ያነሳሳሉ።