அதிவேக ஒத்திசைவான தகவல்தொடர்புக்கு சிறிய சிலிக்கான் அடிப்படையிலான ஆப்டோ எலக்ட்ரானிக் IQ மாடுலேட்டர்

சிறிய சிலிக்கான் அடிப்படையிலான ஆப்டோ எலக்ட்ரானிக்IQ மாடுலேட்டர்அதிவேக ஒத்திசைவான தொடர்புக்கு
தரவு மையங்களில் அதிக தரவு பரிமாற்ற விகிதங்கள் மற்றும் அதிக ஆற்றல் திறன் கொண்ட டிரான்ஸ்ஸீவர்களுக்கான அதிகரித்து வரும் தேவை, சிறிய உயர் செயல்திறன் கொண்ட தரவு பரிமாற்றங்களின் வளர்ச்சியை உந்தியுள்ளது.ஆப்டிகல் மாடுலேட்டர்கள். சிலிக்கான் அடிப்படையிலான ஆப்டோ எலக்ட்ரானிக் தொழில்நுட்பம் (SiPh) பல்வேறு ஃபோட்டானிக் கூறுகளை ஒரே சிப்பில் ஒருங்கிணைப்பதற்கான ஒரு நம்பிக்கைக்குரிய தளமாக மாறியுள்ளது, இது சிறிய மற்றும் செலவு குறைந்த தீர்வுகளை செயல்படுத்துகிறது. இந்தக் கட்டுரை GeSi EAMகளை அடிப்படையாகக் கொண்ட ஒரு புதிய கேரியர் அடக்கப்பட்ட சிலிக்கான் IQ மாடுலேட்டரை ஆராயும், இது 75 Gbaud வரை அதிர்வெண்ணில் செயல்பட முடியும்.
சாதன வடிவமைப்பு மற்றும் பண்புகள்
முன்மொழியப்பட்ட IQ மாடுலேட்டர் படம் 1 (a) இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, ஒரு சிறிய மூன்று கை அமைப்பை ஏற்றுக்கொள்கிறது. மூன்று GeSi EAM மற்றும் மூன்று தெர்மோ ஆப்டிகல் ஃபேஸ் ஷிஃப்டர்களைக் கொண்டது, சமச்சீர் உள்ளமைவை ஏற்றுக்கொள்கிறது. உள்ளீட்டு ஒளி ஒரு கிரேட்டிங் கப்ளர் (GC) மூலம் சிப்பில் இணைக்கப்படுகிறது மற்றும் 1×3 மல்டிமோட் இன்டர்ஃபெரோமீட்டர் (MMI) மூலம் மூன்று பாதைகளாக சமமாகப் பிரிக்கப்படுகிறது. மாடுலேட்டர் மற்றும் ஃபேஸ் ஷிஃப்டரைக் கடந்து சென்ற பிறகு, ஒளி மற்றொரு 1×3 MMI ஆல் மீண்டும் இணைக்கப்பட்டு பின்னர் ஒரு ஒற்றை-பயன்முறை ஃபைபருடன் (SSMF) இணைக்கப்படுகிறது.

படம் 1: (அ) IQ மாடுலேட்டரின் நுண்ணிய படம்; (ஆ) - (ஈ) EO S21, அழிவு விகித நிறமாலை மற்றும் ஒற்றை GeSi EAM இன் பரிமாற்றம்; (இ) IQ மாடுலேட்டரின் திட்ட வரைபடம் மற்றும் கட்ட மாற்றியின் தொடர்புடைய ஒளியியல் கட்டம்; (எஃப்) சிக்கலான தளத்தில் கேரியர் அடக்கும் பிரதிநிதித்துவம். படம் 1 (ஆ) இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, GeSi EAM ஒரு பரந்த மின்-ஒளி அலைவரிசையைக் கொண்டுள்ளது. படம் 1 (ஆ) 67 GHz ஆப்டிகல் கூறு பகுப்பாய்வி (LCA) ஐப் பயன்படுத்தி ஒற்றை GeSi EAM சோதனை கட்டமைப்பின் S21 அளவுருவை அளவிடுகிறது. படங்கள் 1 (சி) மற்றும் 1 (டி) முறையே வெவ்வேறு DC மின்னழுத்தங்களில் நிலையான அழிவு விகிதம் (ER) நிறமாலையையும் 1555 நானோமீட்டர் அலைநீளத்தில் பரிமாற்றத்தையும் சித்தரிக்கின்றன.
படம் 1 (e) இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, இந்த வடிவமைப்பின் முக்கிய அம்சம், நடுத்தரக் கையில் ஒருங்கிணைந்த கட்ட மாற்றியை சரிசெய்வதன் மூலம் ஆப்டிகல் கேரியர்களை அடக்கும் திறன் ஆகும். மேல் மற்றும் கீழ் கைகளுக்கு இடையிலான கட்ட வேறுபாடு π/2 ஆகும், இது சிக்கலான டியூனிங்கிற்குப் பயன்படுத்தப்படுகிறது, அதே நேரத்தில் நடுத்தரக் கைக்கு இடையிலான கட்ட வேறுபாடு -3 π/4 ஆகும். படம் 1 (f) இன் சிக்கலான தளத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, இந்த உள்ளமைவு கேரியருக்கு அழிவுகரமான குறுக்கீட்டை அனுமதிக்கிறது.
பரிசோதனை அமைப்பு மற்றும் முடிவுகள்
அதிவேக சோதனை அமைப்பு படம் 2 (a) இல் காட்டப்பட்டுள்ளது. ஒரு தன்னிச்சையான அலைவடிவ ஜெனரேட்டர் (Keysight M8194A) சமிக்ஞை மூலமாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது, மேலும் இரண்டு 60 GHz கட்டப் பொருந்திய RF பெருக்கிகள் (ஒருங்கிணைந்த பயாஸ் டீஸுடன்) மாடுலேட்டர் இயக்கிகளாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. GeSi EAM இன் பயாஸ் மின்னழுத்தம் -2.5 V ஆகும், மேலும் I மற்றும் Q சேனல்களுக்கு இடையிலான மின் கட்டப் பொருந்தாத தன்மையைக் குறைக்க ஒரு பயாஸ் பொருந்திய RF கேபிள் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
படம் 2: (a) அதிவேக சோதனை அமைப்பு, (b) 70 Gbaud இல் கேரியர் ஒடுக்கம், (c) பிழை விகிதம் மற்றும் தரவு விகிதம், (d) 70 Gbaud இல் உள்ள விண்மீன் கூட்டம். 100 kHz வரி அகலம், 1555 nm அலைநீளம் மற்றும் 12 dBm சக்தி கொண்ட வணிக வெளிப்புற குழி லேசரை (ECL) ஆப்டிகல் கேரியராகப் பயன்படுத்தவும். பண்பேற்றத்திற்குப் பிறகு, ஆப்டிகல் சிக்னல் ஒருஎர்பியம்-டோப் செய்யப்பட்ட ஃபைபர் பெருக்கி(EDFA) ஆன்-சிப் இணைப்பு இழப்புகள் மற்றும் மாடுலேட்டர் செருகல் இழப்புகளை ஈடுசெய்ய.
படம் 2 (b) இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, 70 Gbaud சிக்னலுக்கான பெறுதல் முனையில், ஒரு ஆப்டிகல் ஸ்பெக்ட்ரம் அனலைசர் (OSA) சிக்னல் ஸ்பெக்ட்ரம் மற்றும் கேரியர் அடக்கத்தை கண்காணிக்கிறது. சிக்னல்களைப் பெற இரட்டை துருவமுனைப்பு ஒத்திசைவான ரிசீவரைப் பயன்படுத்தவும், இதில் 90 டிகிரி ஆப்டிகல் மிக்சர் மற்றும் நான்கு உள்ளன.40 GHz சமச்சீர் ஃபோட்டோடையோட்கள், மற்றும் 33 GHz, 80 GSa/s நிகழ்நேர அலைக்காட்டி (RTO) (Keysight DSOZ634A) உடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளது. 100 kHz வரி அகலம் கொண்ட இரண்டாவது ECL மூலமானது உள்ளூர் அலைக்காட்டியாக (LO) பயன்படுத்தப்படுகிறது. ஒற்றை துருவமுனைப்பு நிலைமைகளின் கீழ் இயங்கும் டிரான்ஸ்மிட்டர் காரணமாக, அனலாக்-டு-டிஜிட்டல் மாற்றத்திற்கு (ADC) இரண்டு மின்னணு சேனல்கள் மட்டுமே பயன்படுத்தப்படுகின்றன. தரவு RTO இல் பதிவு செய்யப்பட்டு ஆஃப்லைன் டிஜிட்டல் சிக்னல் செயலி (DSP) ஐப் பயன்படுத்தி செயலாக்கப்படுகிறது.
படம் 2 (c) இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, IQ மாடுலேட்டர் 40 Gbaud இலிருந்து 75 Gbaud வரையிலான QPSK மாடுலேஷன் வடிவமைப்பைப் பயன்படுத்தி சோதிக்கப்பட்டது. 7% கடின முடிவு முன்னோக்கி பிழை திருத்தம் (HD-FEC) நிலைமைகளின் கீழ், விகிதம் 140 Gb/s ஐ அடையலாம் என்று முடிவுகள் குறிப்பிடுகின்றன; 20% மென்மையான முடிவு முன்னோக்கி பிழை திருத்தம் (SD-FEC) நிபந்தனையின் கீழ், வேகம் 150 Gb/s ஐ அடையலாம். 70 Gbaud இல் உள்ள நட்சத்திரக் கூட்ட வரைபடம் படம் 2 (d) இல் காட்டப்பட்டுள்ளது. இதன் விளைவாக 33 GHz இன் அலைக்காட்டி அலைவரிசையால் வரையறுக்கப்பட்டுள்ளது, இது தோராயமாக 66 Gbaud இன் சமிக்ஞை அலைவரிசைக்கு சமம்.

படம் 2 (b) இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, மூன்று கை அமைப்பு 30 dB ஐ விட அதிகமான வெற்று வீதத்துடன் ஆப்டிகல் கேரியர்களை திறம்பட அடக்க முடியும். இந்த அமைப்புக்கு கேரியரை முழுமையாக அடக்க வேண்டிய அவசியமில்லை, மேலும் கிராமர் க்ரோனிக் (KK) பெறுநர்கள் போன்ற சமிக்ஞைகளை மீட்டெடுக்க கேரியர் டோன்கள் தேவைப்படும் பெறுநர்களிலும் இதைப் பயன்படுத்தலாம். விரும்பிய கேரியர் டு சைடுபேண்ட் விகிதத்தை (CSR) அடைய கேரியரை ஒரு மைய ஆர்ம் ஃபேஸ் ஷிஃப்டர் மூலம் சரிசெய்யலாம்.
நன்மைகள் மற்றும் பயன்பாடுகள்
பாரம்பரிய மாக் ஜெண்டர் மாடுலேட்டர்களுடன் ஒப்பிடும்போது (MZM மாடுலேட்டர்கள்) மற்றும் பிற சிலிக்கான் அடிப்படையிலான ஆப்டோ எலக்ட்ரானிக் IQ மாடுலேட்டர்கள், முன்மொழியப்பட்ட சிலிக்கான் IQ மாடுலேட்டர் பல நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது. முதலாவதாக, இது அளவில் சிறியது, IQ மாடுலேட்டர்களை விட 10 மடங்கு சிறியது,மாக் ஜெண்டர் மாடுலேட்டர்கள்(பிணைப்பு பட்டைகள் தவிர்த்து), இதனால் ஒருங்கிணைப்பு அடர்த்தி அதிகரிக்கிறது மற்றும் சிப் பரப்பளவு குறைகிறது. இரண்டாவதாக, அடுக்கப்பட்ட மின்முனை வடிவமைப்பிற்கு முனைய மின்தடையங்களைப் பயன்படுத்த வேண்டிய அவசியமில்லை, இதன் மூலம் சாதனத்தின் கொள்ளளவு மற்றும் ஒரு பிட்டுக்கு ஆற்றலைக் குறைக்கிறது. மூன்றாவதாக, கேரியர் அடக்கும் திறன் பரிமாற்ற சக்தியைக் குறைப்பதை அதிகப்படுத்துகிறது, மேலும் ஆற்றல் செயல்திறனை மேம்படுத்துகிறது.
கூடுதலாக, GeSi EAM இன் ஒளியியல் அலைவரிசை மிகவும் அகலமானது (30 நானோமீட்டர்களுக்கு மேல்), மைக்ரோவேவ் மாடுலேட்டர்களின் (MRMs) அதிர்வுகளை நிலைப்படுத்தவும் ஒத்திசைக்கவும் பல-சேனல் பின்னூட்டக் கட்டுப்பாட்டு சுற்றுகள் மற்றும் செயலிகளின் தேவையை நீக்குகிறது, இதன் மூலம் வடிவமைப்பை எளிதாக்குகிறது.
இந்த சிறிய மற்றும் திறமையான IQ மாடுலேட்டர், அடுத்த தலைமுறை, அதிக சேனல் எண்ணிக்கை மற்றும் தரவு மையங்களில் உள்ள சிறிய ஒத்திசைவான டிரான்ஸ்ஸீவர்களுக்கு மிகவும் பொருத்தமானது, இது அதிக திறன் மற்றும் அதிக ஆற்றல்-திறனுள்ள ஆப்டிகல் தகவல்தொடர்புக்கு உதவுகிறது.
கேரியர் அடக்கப்பட்ட சிலிக்கான் IQ மாடுலேட்டர் சிறந்த செயல்திறனை வெளிப்படுத்துகிறது, 20% SD-FEC நிலைமைகளின் கீழ் 150 Gb/s வரை தரவு பரிமாற்ற வீதத்துடன். GeSi EAM ஐ அடிப்படையாகக் கொண்ட அதன் சிறிய 3-கை அமைப்பு, தடம், ஆற்றல் திறன் மற்றும் வடிவமைப்பு எளிமை ஆகியவற்றின் அடிப்படையில் குறிப்பிடத்தக்க நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது. இந்த மாடுலேட்டர் ஆப்டிகல் கேரியரை அடக்கும் அல்லது சரிசெய்யும் திறனைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் பல வரி காம்பாக்ட் ஒத்திசைவான டிரான்ஸ்ஸீவர்களுக்கான ஒத்திசைவான கண்டறிதல் மற்றும் கிராமர் க்ரோனிக் (KK) கண்டறிதல் திட்டங்களுடன் ஒருங்கிணைக்கப்படலாம். நிரூபிக்கப்பட்ட சாதனைகள் தரவு மையங்கள் மற்றும் பிற துறைகளில் அதிக திறன் கொண்ட தரவு தொடர்புக்கான வளர்ந்து வரும் தேவையை பூர்த்தி செய்ய மிகவும் ஒருங்கிணைந்த மற்றும் திறமையான ஆப்டிகல் டிரான்ஸ்ஸீவர்களை உணர வைக்கின்றன.