Modulator éléktro-optik rasio pamusnahan ultra-luhur panganyarna

Anu panganyarnamodulator éléktro-optik rasio pamusnahan ultra-luhur

Modulator éléktro-optik dina chip (dumasar kana silikon, triquinoid, niobate litium pilem ipis, jsb.) gaduh kaunggulan dina hal kompak, kecepatan tinggi sareng konsumsi daya anu handap, tapi masih aya tantangan anu ageung pikeun ngahontal modulasi inténsitas dinamis kalayan rasio pamusnahan anu ultra-luhur. Anyar-anyar ieu, para panaliti di Pusat Panalungtikan Gabungan pikeun Panginderaan Serat Optik di universitas Cina parantos ngadamel kamajuan utama dina widang modulator éléktro-optik rasio pamusnahan ultra-luhur dina substrat silikon. Dumasar kana struktur filter optik orde tinggi, silikon dina chipmodulator éléktro-optikkalayan rasio pareum dugi ka 68 dB direalisasikeun pikeun anu munggaran kalina. Ukuran sareng konsumsi daya dua kali langkung alit tibatan anu tradisionalModulator AOM, sareng kalayakan aplikasi alat ieu diverifikasi dina sistem DAS laboratorium.

Gambar 1 Diagram skematis alat uji pikeun ultramodulator éléktro-optik rasio punah anu luhur

Bahan anu dumasar kana silikonmodulator éléktro-optikdumasar kana struktur filter microring gandeng sami sareng filter listrik klasik. Modulator éléktro-optik ngahontal panyaringan bandpass datar sareng rasio panolakan out-of-band anu luhur (>60 dB) ngalangkungan kopling séri tina opat resonator microring berbasis silikon. Kalayan bantosan shifter fase éléktro-optik tipe Pin dina unggal microring, spéktrum transmitansi modulator tiasa dirobih sacara signifikan dina tegangan anu diterapkeun rendah (<1,5 V). Rasio panolakan out of band anu luhur digabungkeun sareng karakteristik roll-down filter anu lungkawing ngamungkinkeun inténsitas cahaya input caket panjang gelombang resonansi dimodulasi kalayan kontras anu ageung pisan, anu kondusif pisan pikeun produksi pulsa cahaya rasio pamusnahan ultra-luhur.

Pikeun mastikeun kamampuan modulasi modulator éléktro-optik, tim mimiti nunjukkeun variasi transmitansi alat kalayan tegangan DC dina panjang gelombang operasi. Tiasa katingali yén saatos 1 V, transmitansi turun drastis langkung ti 60 dB. Kusabab watesan metode observasi osiloskop konvensional, tim panalungtikan ngadopsi metode pangukuran gangguan self-heterodyne, sareng nganggo rentang dinamis anu ageung tina spéktrométer pikeun ngacirikeun rasio pamusnahan dinamis ultra-luhur tina modulator salami modulasi pulsa. Hasil ékspérimén nunjukkeun yén pulsa cahaya kaluaran tina modulator gaduh rasio pamusnahan dugi ka 68 dB, sareng rasio pamusnahan langkung ti 65 dB caket sababaraha posisi panjang gelombang résonansi. Saatos itungan anu lengkep, tegangan drive RF anu saleresna dimuat kana éléktroda nyaéta sakitar 1 V, sareng konsumsi daya modulasi ngan ukur 3,6 mW, anu dua kali langkung alit tibatan konsumsi daya modulator AOM konvensional.

Aplikasi modulator éléktro-optik basis Silikon dina sistem DAS tiasa diterapkeun kana sistem DAS deteksi langsung ku cara ngabungkus modulator on-chip. Béda sareng interferometri heterodyne sinyal lokal umum, modeu demodulasi interferometri Michelson anu henteu saimbang diadopsi dina sistem ieu, supados pangaruh pergeseran frékuénsi optik modulator henteu diperyogikeun. Parobahan fase anu disababkeun ku sinyal geter sinusoidal hasil dibalikeun deui ku demodulasi sinyal Rayleigh anu sumebar tina 3 saluran nganggo algoritma demodulasi IQ konvensional. Hasilna nunjukkeun yén SNR sakitar 56 dB. Distribusi kapadetan spéktral daya sapanjang sakabéh panjang serat sensor dina rentang frékuénsi sinyal ±100 Hz ditalungtik salajengna. Salian ti sinyal anu nonjol dina posisi sareng frékuénsi geter, dititénan yén aya réspon kapadetan spéktral daya anu tangtu di lokasi spasial anu sanés. Noise crosstalk dina rentang ±10 Hz sareng di luar posisi geter dirata-ratakeun sapanjang panjang serat, sareng SNR rata-rata dina rohangan henteu kirang ti 33 dB.

Gambar 2

Diagram skematis sistem sensor akustik terdistribusi serat optik.

b Kapadatan spéktral kakuatan sinyal anu didemodulasi.

c, d frékuénsi geter caket distribusi kapadetan spéktral daya sapanjang serat sensing.

Panilitian ieu mangrupikeun anu munggaran pikeun ngahontal modulator éléktro-optik dina silikon kalayan rasio panyabutan ultra-luhur (68 dB), sareng suksés diterapkeun kana sistem DAS, sareng pangaruh ngagunakeun modulator AOM komérsial caket pisan, sareng ukuran sareng konsumsi daya dua kali langkung alit tibatan anu terakhir, anu diperkirakeun bakal maénkeun peran konci dina generasi salajengna sistem sensing serat terdistribusi miniatur, daya rendah. Salaku tambahan, prosés manufaktur skala ageung CMOS sareng kamampuan integrasi on-chip tina basis silikonalat optoelektroniktiasa pisan ngamajukeun pamekaran generasi énggal modul terpadu monolitik multi-alat anu murah dumasar kana sistem sensing serat terdistribusi dina chip.