Silizioan oinarritutako optoelektronika trinkoaIQ ModuladorAbiadura handiko komunikazio koherentea lortzeko
Datuen transmisio-tasa handiagoak eta datuen zentroetan energia-eraginkorragoak diren eskariak gero eta handiagoa izan da errendimendu trinkoaren garapena garatzeaModulatzaile optikoak. Silizioan oinarritutako teknologia optoelektronikoa (SIPH) hainbat osagai fotoniko txipa bakarrean integratzeko plataforma bihurtu da, irtenbide trinkoak eta errentagarriak ahalbidetuz. Artikulu honek Gesi eams-en oinarritutako Silicon IQ modulagailu eleberri bat aztertuko du, eta 75 GBaud-en maiztasunean funtziona dezake.
Gailuaren diseinua eta ezaugarriak
Proposatutako IQ modulatzaileak hiru beso-egitura trinkoak hartzen ditu, 1. irudian (A) irudian erakusten den moduan. Hiru gesi eam eta hiru fase optikoko aldaketek osatua, konfigurazio simetrikoa hartuz. Sarrerako argia txipa batean sartu da (GC) eta berdintasunez hiru bideetan banatuta 1 × 3 interferetometro multimodun (MMI) bidez. Modulagailuaren eta faseko aldaketaren bidez igaro ondoren, argia beste 1 × 3 mmi bateratu da eta, ondoren, modu bakarreko zuntzetara (SSMF) batera lotzen da.
1. irudia: (a) IQ moduladorearen irudi mikroskopikoa; (b) - (d) eo s21, desagertze-erlazioaren espektroa eta gesi eam baten transmisioa; (e) IQ moduladorearen diagrama eskematikoa eta faseko fase optikoaren fase optikoa; (f) Garraiolariak ezabatzeko irudikapena plano konplexuan. 1. irudian (B) irudian erakusten den moduan, Gesi eam-ek banda zabal-optiko zabala du. 1. irudiak (B) Gesi eam-egitura bakarraren S21 parametroa neurtu zuen 67 GHz osagai optikoko analizatzailea (LCA) erabiliz. 1. (c) eta 1 (d) irudiak hurrenez hurren, desagertze-erlazio estatikoa (ER) espektroak DC tentsio desberdinetan eta transmisioan 1555 nanometroko uhin-luzeran.
1. irudian (e) irudian erakusten den moduan, diseinu honen ezaugarri nagusia garraiolari optikoak ezabatzeko gaitasuna da, erdiko besoan fase integratua doituz. Goiko eta beheko besoen arteko fasearen aldea π / 2 da, sintonizazio konplexurako erabiltzen dena, eta erdiko besoaren arteko aldea -3 π / 4 da. Konfigurazio honek garraiatzaileari interferentzia suntsitzailea ahalbidetzen du, 1. irudiko (F) irudiaren plano konplexuan erakusten den moduan.
Konfigurazio esperimentala eta emaitzak
Abiadura handiko konfigurazio esperimentala 2. irudian agertzen da (a). Uhin-formako sorgailu arbitrarioa (Keysight M8194a) seinale iturri gisa erabiltzen da eta 60 GHz faseko bi RF anplifikadoreak (bias integratuarekin) modulatzaile gidari gisa erabiltzen dira. Gesi eam-en tentsio bihurria -2.5 V da, eta fase bat rf kable bat erabiltzen da I eta Q kanalen arteko desoreka elektrikoa minimizatzeko.
2. irudia: (a) Abiadura handiko konfigurazio esperimentala, (b) garraiolariaren ezabapena 70 GBaud-en, (c) Errore-tasa eta datuen tasa, (d) konstelazioa 70 GBaud-en. Erabili kanpoko barrunbeko laser komertziala (ECL) 100 kHz, 1555 nm uhin-luzera eta 12 dBm-ko potentzia garraiolari optiko gisa. Modulazioaren ondoren, seinale optikoa anplifikatzen daerbium-dopatutako zuntz anplifikadorea(EDFA) txip-akoplatzeko galerak eta modulatzaileen txertatze-galerak konpentsatzeko.
Hartze amaieran, espektro optikoko analizatzaile batek (OSA) seinalea espektroaren eta garraiolariaren ezabapenean kontrolatzen du, 70 GBAUD seinalerako 2. irudian erakusten den moduan. Erabili polarizazio bikoitzeko hartzaile bikoitza seinaleak jasotzeko, 90 graduko nahasgailu optikoa eta lau osatzen dute40 GHz fotodiodo orekatuaketa, eta 33 GHz-rekin lotzen da, 80 GSA / s denbora errealean Oscilloscope (RTO) (Keysight dsoz634a). 100 kHz-eko Linewl-en bigarren ECL iturria tokiko osziladore gisa erabiltzen da (lo). Polarizazio baldintza bakarretan funtzionatzen duen transmisorearen ondorioz, bi kanal elektronikoak soilik erabiltzen dira bihurketa analogiko-digitala (ADC). Datuak RTOn erregistratzen dira eta lineaz kanpoko seinale digitaleko prozesadorea (DSP) prozesatzen da.
2. irudian (C) irudian erakusten den moduan, IQ modulatzailea 40 GBaud-en 75 GBAUD-ra QPSK modulazio formatua erabiliz probatu zen. Emaitzek adierazten dute% 7 baino gutxiagoko Erabakiak Akatsen Zuzenketa (HD-FEC) baldintzak, tasa 140 GB / s-ra iritsi daiteke; Erabaki bigunaren% 20ko egoeraren arabera (SD-FEC), abiadura 150 GB / s-ra iritsi daiteke. Konstelazio-diagrama 70 GBAUD-tan agertzen da 2. irudian (D). Emaitza 33 GHz-ko banda osziloskopioaren arabera mugatzen da, hau da, gutxi gorabehera 66 gblaud-eko seinale-banda zabaleraren baliokidea da.
2. irudian (B) irudian erakusten den moduan, hiru beso egiturak garraiolari optikoak modu eraginkorrean kendu ditzake 30 DB baino handiagoa. Egitura honek ez du eramailearen ezabapen osoa behar eta garraiolari tonuak behar dituzten haragileetan ere erabil daitezke seinaleak berreskuratzeko, adibidez, Kramer Kronig (KK) hartzaileak. Garraiolaria besoa fase zentralaren bidez egokitu daiteke, nahi den garraiolaria lortzeko alboko banda-ratioa lortzeko (EGE).
Abantailak eta aplikazioak
Mach Zehnder modulatzaile tradizionalekin alderatuta (MZM modulatzaileak) eta silizioetan oinarritutako beste IQ modulatzaile optoelektroniko batzuk, proposatutako silizio IQ modulatzaileak abantaila ugari ditu. Lehenik eta behin, tamainan trinkoa da, oinarritutako IQ modulatzaileek baino 10 aldiz txikiagoa baino gehiagoMach Zehnder modulatzaileak(Lotura-pastelak kenduta), horrela integrazio-dentsitatea handituz eta txipa murriztea. Bigarrenik, pilatutako elektrodoen diseinuak ez du terminalarekiko erresistentzien erabilera behar, eta horrela, gailuaren gaitasuna eta energia bit murrizten dira. Hirugarrenik, garraiolariak ezabatzeko gaitasunak transmisio-potentzia murriztea maximizatzen du, energia eraginkortasuna areagotzea.
Horrez gain, Gesi eam-en banda zabalera oso zabala da (30 nanometro baino gehiago), kanal anitzeko feedback-kontrolaren zirkuitu eta prozesadoreen beharra ezabatuz mikrouhin-modulatzaileen (MRMS) erresonantzia egonkortzeko eta sinkronizatzeko, horrela diseinua sinkronizatzeko.
IQ modulagailu trinko eta eraginkorra oso egokia da hurrengo belaunaldiko, kanal handiko kopurua eta datu-zentroetan koherenteen transzioak egiteko, gaitasun handiagoa eta energia-eraginkortasun handiko komunikazio optikoa ahalbidetuz.
Siliziozko IQ moduladoreak kendutako garraiatzaileak errendimendu bikaina erakusten du,% 150 GB / S-ko Datuen transmisio-tasa% 20 SD-FEC baldintzetan. Gesi eam-ek oinarritutako 3 beso-egitura trinkoa abantaila garrantzitsuak ditu aztarna, energia eraginkortasunari eta diseinuaren sinpletasunari dagokionez. Moduladore honek garraiolari optikoa ezabatzeko edo doitzeko gaitasuna du eta detekzio koherentea eta Kramer Kronig (KK) detekzio-eskemak integratu daitezke, koherente koherenteen transzio trinkoak. Frogatutako lorpenek transzio optiko oso integral eta eraginkorrak gauzatzea lortzen dute, datu-zentroetan eta beste arloetan gaitasun handiko datuen komunikazioa lortzeko eskaera handiagoa izateko.
Ordua: 2012-2 urteko urtarrilak 21-25