Fyrir háhraða samhæfða samskipti, samþjappað sílikon-byggð ljósfræðilegt IQ mótaldara

Samþjappað sílikon-byggð ljósleiðarakerfiIQ mótorfyrir háhraða samfellda samskipti
Aukin eftirspurn eftir hærri gagnaflutningshraða og orkusparandi senditækjum í gagnaverum hefur knúið áfram þróun á samþjöppuðum, afkastamiklum kerfum.ljósleiðararKísilbundin ljósfræðileg tækni (SiPh) hefur orðið efnilegur vettvangur til að samþætta ýmsa ljósfræðilega íhluti á eina örgjörva, sem gerir kleift að fá samþjappaðar og hagkvæmar lausnir. Þessi grein fjallar um nýjan burðarbylgjubælaðan kísil-IQ mótalara byggðan á GeSi EAMs, sem getur starfað á tíðni allt að 75 Gbaud.
Hönnun og einkenni tækis
IQ mótalinn sem er tillagaður notar þriggja arma uppbyggingu, eins og sýnt er á mynd 1 (a). Hann er samsettur úr þremur GeSi EAM og þremur hitafræðilegum fasaskiptara, sem myndar samhverfa stillingu. Inntaksljósið er tengt við örgjörvann í gegnum grindartengi (GC) og jafnt skipt í þrjár leiðir í gegnum 1×3 fjölháða truflunarmæli (MMI). Eftir að hafa farið í gegnum mótalann og fasaskiptarann ​​er ljósið sameinað aftur af öðrum 1×3 MMI og síðan tengt við einháða ljósleiðara (SSMF).

Mynd 1: (a) Smásjármynd af IQ mótara; (b) – (d) EO S21, útrýmingarhlutfallsróf og gegndræpi eins GeSi EAM; (e) Skýringarmynd af IQ mótara og samsvarandi ljósfræðilegum fasa fasaskiptara; (f) Framsetning á burðarbylgjubælingu á flóknu plani. Eins og sést á mynd 1 (b) hefur GeSi EAM breitt rafsegulfræðilegt bandvídd. Mynd 1 (b) mældi S21 breytuna í einni GeSi EAM prófunarbyggingu með því að nota 67 GHz ljósfræðilegan íhlutagreini (LCA). Myndir 1 (c) og 1 (d) sýna stöðugt útrýmingarhlutfallsróf (ER) við mismunandi jafnspennur og gegndræpi við bylgjulengd 1555 nanómetra, talið í sömu röð.
Eins og sést á mynd 1 (e) er aðaleinkenni þessarar hönnunar hæfni til að bæla niður ljósleiðara með því að stilla innbyggðan fasaskiptir í miðarminum. Fasamunurinn á milli efri og neðri armsins er π/2, sem er notaður fyrir flókna stillingu, en fasamunurinn á milli miðarmsins er -3 π/4. Þessi stilling gerir kleift að valda eyðileggjandi truflunum á burðarbylgjunni, eins og sést á flókna fletinu á mynd 1 (f).
Tilraunauppsetning og niðurstöður
Háhraða tilraunauppsetningin er sýnd á mynd 2 (a). Handahófskenndur bylgjuformsgjafi (Keysight M8194A) er notaður sem merkjagjafi og tveir 60 GHz fasajöfnaðir RF magnarar (með innbyggðum bias-T-tengjum) eru notaðir sem mótunardrif. Binduspennan í GeSi EAM er -2,5 V og fasajöfnuð RF kapall er notaður til að lágmarka rafmagns fasamisræmi milli I og Q rása.
Mynd 2: (a) Tilraunauppsetning við háhraða, (b) Birgðahömlun við 70 Gbaud, (c) Villutíðni og gagnahraði, (d) Stjörnumerki við 70 Gbaud. Notið hefðbundinn ytri holaleysi (ECL) með línubreidd 100 kHz, bylgjulengd 1555 nm og afl 12 dBm sem ljósbera. Eftir mótun er ljósmerkið magnað með...erbíum-dópað ljósleiðaramagnari(EDFA) til að bæta upp fyrir tengitap á örgjörvanum og innsetningartap á mótalda.
Við móttökuenda mælir ljósrófsgreinir (OSA) merkisrófið og bælingu burðarbylgjunnar, eins og sýnt er á mynd 2 (b) fyrir 70 Gbaud merki. Notið tvípólunarsamhæfan móttakara til að taka á móti merkjum, sem samanstendur af 90 gráðu ljósblöndunartæki og fjórum...40 GHz jafnvægisljósdíóður, og er tengt við 33 GHz, 80 GSa/s rauntíma sveiflusjá (RTO) (Keysight DSOZ634A). Önnur ECL uppspretta með línubreidd 100 kHz er notuð sem staðbundinn sveiflari (LO). Þar sem sendandinn starfar við eina pólun eru aðeins tvær rafrænar rásir notaðar fyrir hliðræna-í-stafræna umbreytingu (ADC). Gögnin eru skráð á RTO og unnin með ótengdum stafrænum merkjavinnsluaðila (DSP).
Eins og sést á mynd 2 (c) var IQ mótunartækið prófað með QPSK mótunarsniði frá 40 Gbaud til 75 Gbaud. Niðurstöðurnar benda til þess að við 7% harða ákvörðunarleiðréttingu (HD-FEC) getur hraðinn náð 140 Gb/s; við 20% mjúka ákvörðunarleiðréttingu (SD-FEC) getur hraðinn náð 150 Gb/s. Stjörnumerkjaritið við 70 Gbaud er sýnt á mynd 2 (d). Niðurstaðan er takmörkuð af bandbreidd sveiflusjár upp á 33 GHz, sem jafngildir merkisbandbreidd upp á um það bil 66 Gbaud.

Eins og sést á mynd 2 (b) getur þriggja arma uppbyggingin á áhrifaríkan hátt bælt niður ljósleiðara með blankunartíðni sem fer yfir 30 dB. Þessi uppbygging krefst ekki fullkominnar bælingar á burðarbylgjunni og er einnig hægt að nota hana í móttakara sem þurfa burðarbylgjutóna til að endurheimta merki, eins og Kramer Kronig (KK) móttakara. Hægt er að stilla burðarbylgjuna með fasaskiptir á miðlægum arminum til að ná fram æskilegu hlutfalli milli burðarbylgju og hliðarbands (CSR).
Kostir og notkun
Í samanburði við hefðbundna Mach-Zehnder mótora (MZM mótunartæki) og öðrum ljósfræðilegum IQ-móturum sem byggja á sílikoni, hefur fyrirhugaður IQ-mótari úr sílikoni marga kosti. Í fyrsta lagi er hann nettur að stærð, meira en 10 sinnum minni en IQ-mótarar sem byggja áMach Zehnder mótunarbúnaður(að undanskildum tengipúðum), sem eykur samþættingarþéttleika og minnkar flísarflatarmál. Í öðru lagi krefst hönnun staflaðra rafskauta ekki notkunar á tengiviðnámum, sem dregur úr rafrýmd og orku á bita. Í þriðja lagi hámarkar burðargetan minnkun á flutningsafli, sem bætir enn frekar orkunýtni.
Að auki er ljósleiðarabreidd GeSi EAM mjög breið (yfir 30 nanómetrar), sem útrýmir þörfinni fyrir fjölrása afturvirkar stýrirásir og örgjörva til að stöðuga og samstilla ómun örbylgjumótora (MRMs) og einfaldar þannig hönnunina.
Þessi netti og skilvirki IQ mótari hentar mjög vel fyrir næstu kynslóðar sendi- og móttakara með miklum rásafjölda í gagnaverum, sem gerir kleift að hafa meiri afkastagetu og orkusparandi ljósleiðarasamskipti.
Kísill IQ mótillinn með bældu burðargetu sýnir framúrskarandi afköst, með gagnaflutningshraða allt að 150 Gb/s við 20% SD-FEC aðstæður. Þétt þriggja arma uppbygging hans, byggð á GeSi EAM, hefur verulega kosti hvað varðar fótspor, orkunýtni og einfaldleika í hönnun. Þessi mótill hefur getu til að bæla eða stilla ljósberann og hægt er að samþætta hann við samfellda skynjun og Kramer Kronig (KK) skynjunarkerfi fyrir fjöllínu samfellda senditæki. Þessir árangursþættir knýja áfram þróun mjög samþættra og skilvirkra ljóssenditækis til að mæta vaxandi eftirspurn eftir gagnasamskiptum með mikilli afkastagetu í gagnaverum og öðrum sviðum.