Panganyarnarasio kapunahan ultra-tinggi modulator elektro-optik
Modulators elektro-optik on-chip (basis silikon, triquinoid, film ipis litium niobate, jsb) gaduh kaunggulan kompak, kecepatan tinggi sareng konsumsi kakuatan rendah, tapi masih aya tantangan anu hébat pikeun ngahontal modulasi inténsitas dinamis kalayan rasio kapunahan ultra-luhur. Anyar-anyar ieu, peneliti di Pusat Panaliti Gabungan pikeun Fiber Optic Sensing di universitas Cina parantos ngadamel terobosan utama dina widang modulator elektro-optik rasio punah ultra-tinggi dina substrat silikon. Dumasar struktur filter optik urutan tinggi, silikon on-chipmodulator elektro-optikkalawan rasio kapunahan nepi ka 68 dB direalisasikeun pikeun kahiji kalina. Ukuran sareng konsumsi kakuatan dua ordo gedéna langkung alit tibatan tradisionalAOM modulator, sarta feasibility aplikasi tina alat diverifikasi dina sistem DAS laboratorium.
Gambar 1 diagram skéma tina alat uji pikeun ultrarasio kapunahan tinggi modulator elektro-optik
The basis silikonmodulator elektro-optikdumasar kana struktur filter microring gandeng téh sarupa jeung filter listrik klasik. Modulator elektro-optik ngahontal panyaring bandpass datar sareng rasio panolakan kaluar-band anu luhur (> 60 dB) ngaliwatan gandeng séri opat résonator mikroring basis silikon. Kalayan bantuan hiji Pin-tipe éléktro-optik shifter fase dina unggal microring, spéktrum transmitansi tina modulator bisa nyata robah dina tegangan dilarapkeun low (<1,5 V). Rasio panolakan pita anu luhur digabungkeun sareng karakteristik roll-down filter anu lungkawing ngamungkinkeun inténsitas cahaya input caket panjang gelombang résonansi dimodulasi kalayan kontras anu ageung pisan, anu kondusif pikeun ngahasilkeun pulsa cahaya rasio kapunahan ultra-luhur.
Pikeun pariksa kamampuan modulasi modulator elektro-optik, tim mimiti nunjukkeun variasi pancaran alat sareng tegangan DC dina panjang gelombang operasi. Ieu bisa ditempo yén sanggeus 1 V, transmitansi turun sharply leuwih 60 dB. Alatan watesan métode observasi oscilloscope konvensional, tim panalungtikan adopts métode pangukuran interferensi timer heterodyne, sarta ngagunakeun rentang dinamis badag tina spéktrométer ka characterize rasio kapunahan dinamis ultra luhur modulator salila modulasi pulsa. Hasil ékspérimén nunjukkeun yén pulsa cahaya kaluaran modulator ngagaduhan rasio punah dugi ka 68 dB, sareng rasio kapunahan langkung ti 65 dB caket sababaraha posisi panjang gelombang résonansi. Saatos itungan lengkep, tegangan RF drive sabenerna dimuat kana éléktroda nyaeta ngeunaan 1 V, sarta konsumsi kakuatan modulasi ngan 3,6 mW, nu dua ordo gedena leuwih leutik batan konsumsi kakuatan modulator AOM konvensional.
Aplikasi modulator elektro-optik dumasar Silicon dina sistem DAS tiasa diterapkeun kana sistem DAS deteksi langsung ku bungkusan modulator on-chip. Béda jeung interferométri heterodyne sinyal lokal umum, mode demodulasi interferométri Michelson anu teu saimbang diadopsi dina sistem ieu, ku kituna éfék shift frékuénsi optik modulator henteu diperlukeun. Perubahan fase yang disebabkan oleh sinyal geter sinusoida berhasil dipulihkan dengan demodulasi sinyal hamburan Rayleigh dari 3 saluran menggunakan algoritma demodulasi IQ konvensional. Hasilna nunjukkeun yén SNR sakitar 56 dB. Distribusi dénsitas spéktral kakuatan sapanjang sakabéh panjang serat sensor dina rentang frékuénsi sinyal ± 100 Hz ieu salajengna ditalungtik. Di sagigireun sinyal nonjol dina posisi geter jeung frékuénsi, éta dititénan yén aya réspon dénsitas spéktral kakuatan tangtu di lokasi spasial séjén. Noise crosstalk dina rentang ± 10 Hz sarta luar posisi geter rata-rata sapanjang panjang serat, sarta rata SNR dina spasi teu kurang ti 33 dB.
Gambar 2
a diagram Schematic serat optik disebarkeun sistem sensing akustik.
b Kapasitas spektral daya sinyal demodulasi.
c, d frékuénsi geter deukeut distribusi dénsitas spéktral kakuatan sapanjang serat sensing.
Ulikan ieu mangrupikeun anu munggaran pikeun ngahontal modulator elektro-optik dina silikon kalayan rasio kapunahan ultra-tinggi (68 dB), sareng suksés dilarapkeun kana sistem DAS, sareng pangaruh ngagunakeun modulator AOM komérsial caket pisan, sareng ukuran sareng konsumsi kakuatan dua ordo ageung langkung alit tibatan anu terakhir, anu diperkirakeun maénkeun peran konci dina generasi saterusna sistem serat anu disebarkeun, low-sensitipitas. Salaku tambahan, prosés manufaktur skala ageung CMOS sareng kamampuan integrasi on-chip tina basis silikonalat optoeléktroniktiasa greatly ngamajukeun ngembangkeun generasi anyar béaya rendah, multi-alat modul terpadu monolithic dumasar kana-chip disebarkeun sistem serat sensing.
waktos pos: Mar-18-2025