அதிவேக ஒத்திசைவான தகவல்தொடர்புக்கான காம்பாக்ட் 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 வளர்ச்சியை உந்துகிறதுஆப்டிகல் மாடுலேட்டர்கள். சிலிக்கான் அடிப்படையிலான ஆப்டோ எலக்ட்ரானிக் தொழில்நுட்பம் (SiPh) பல்வேறு ஃபோட்டானிக் கூறுகளை ஒரு சிப்பில் ஒருங்கிணைத்து, சிறிய மற்றும் செலவு குறைந்த தீர்வுகளை செயல்படுத்துவதற்கான ஒரு நம்பிக்கைக்குரிய தளமாக மாறியுள்ளது. இந்தக் கட்டுரை GeSi EAMகளை அடிப்படையாகக் கொண்ட புதிய கேரியர் ஒடுக்கப்பட்ட சிலிக்கான் IQ மாடுலேட்டரை ஆராயும், இது 75 Gbaud வரை அதிர்வெண்ணில் செயல்படும்.
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 ஷிஃப்டர்களால் ஆனது, சமச்சீர் உள்ளமைவை ஏற்றுக்கொள்கிறது. உள்ளீட்டு ஒளியானது கிராட்டிங் கப்ளர் (ஜிசி) மூலம் சிப்பில் இணைக்கப்பட்டு, 1×3 மல்டிமோட் இன்டர்ஃபெரோமீட்டர் (எம்எம்ஐ) மூலம் சமமாக மூன்று பாதைகளாகப் பிரிக்கப்படுகிறது. மாடுலேட்டர் மற்றும் ஃபேஸ் ஷிஃப்டர் வழியாகச் சென்ற பிறகு, ஒளியானது மற்றொரு 1×3 MMI ஆல் மீண்டும் ஒருங்கிணைக்கப்பட்டு பின்னர் ஒரு ஒற்றை-முறை ஃபைபருடன் (SSMF) இணைக்கப்படுகிறது.

படம் 1: (அ) IQ மாடுலேட்டரின் மைக்ரோஸ்கோபிக் படம்; (b) – (d) EO S21, அழிவு விகிதம் ஸ்பெக்ட்ரம் மற்றும் ஒற்றை GeSi EAM இன் பரிமாற்றம்; (இ) IQ மாடுலேட்டரின் திட்ட வரைபடம் மற்றும் ஃபேஸ் ஷிஃப்டரின் தொடர்புடைய ஆப்டிகல் கட்டம்; (f) சிக்கலான விமானத்தில் கேரியர் அடக்குமுறை பிரதிநிதித்துவம். படம் 1 (b) இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, GeSi EAM ஆனது பரந்த எலக்ட்ரோ-ஆப்டிக் அலைவரிசையைக் கொண்டுள்ளது. படம் 1 (b) 67 GHz ஆப்டிகல் கூறு பகுப்பாய்வி (LCA) ஐப் பயன்படுத்தி ஒற்றை GeSi EAM சோதனைக் கட்டமைப்பின் S21 அளவுருவை அளவிடுகிறது. புள்ளிவிவரங்கள் 1 (c) மற்றும் 1 (d) முறையே வெவ்வேறு DC மின்னழுத்தங்களில் நிலையான அழிவு விகிதம் (ER) நிறமாலை மற்றும் 1555 நானோமீட்டர் அலைநீளத்தில் பரிமாற்றம் ஆகியவற்றை சித்தரிக்கிறது.
படம் 1 (e) இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, இந்த வடிவமைப்பின் முக்கிய அம்சம், நடுத்தர கையில் உள்ள ஒருங்கிணைந்த கட்ட ஷிஃப்டரை சரிசெய்வதன் மூலம் ஆப்டிகல் கேரியர்களை அடக்கும் திறன் ஆகும். மேல் மற்றும் கீழ் கைகளுக்கு இடையே உள்ள கட்ட வேறுபாடு π/2 ஆகும், இது சிக்கலான டியூனிங்கிற்கு பயன்படுத்தப்படுகிறது, அதே சமயம் நடுத்தர கைக்கு இடையேயான கட்ட வேறுபாடு -3 π/4 ஆகும். படம் 1 (f) இன் சிக்கலான விமானத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, கேரியருக்கு அழிவுகரமான குறுக்கீட்டை இந்த உள்ளமைவு 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 கட்டம் பொருந்திய RF பெருக்கிகள் (ஒருங்கிணைந்த பயாஸ் டீஸுடன்) மாடுலேட்டர் இயக்கிகளாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. GeSi EAM இன் சார்பு மின்னழுத்தம் -2.5 V ஆகும், மேலும் I மற்றும் Q சேனல்களுக்கு இடையில் மின் கட்ட பொருத்தமின்மையைக் குறைக்க ஒரு கட்டம் பொருந்திய RF கேபிள் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
படம் 2: (a) அதிவேக சோதனை அமைப்பு, (b) 70 Gbaud இல் கேரியர் அடக்குதல், (c) பிழை விகிதம் மற்றும் தரவு விகிதம், (d) 70 Gbaud இல் விண்மீன். 100 kHz வரி அகலம், 1555 nm அலைநீளம் மற்றும் 12 dBm சக்தி கொண்ட வணிக வெளிப்புற கேவிட்டி லேசரை (ECL) ஆப்டிகல் கேரியராகப் பயன்படுத்தவும். பண்பேற்றத்திற்குப் பிறகு, ஆப்டிகல் சிக்னல் ஒரு ஐப் பயன்படுத்தி பெருக்கப்படுகிறதுerbium-doped fibre amplifier(EDFA) ஆன்-சிப் இணைப்பு இழப்புகள் மற்றும் மாடுலேட்டர் செருகும் இழப்புகளுக்கு ஈடுசெய்யும்.
பெறும் முடிவில், ஒரு ஆப்டிகல் ஸ்பெக்ட்ரம் அனலைசர் (OSA) 70 Gbaud சிக்னலுக்கான படம் 2 (b) இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, சிக்னல் ஸ்பெக்ட்ரம் மற்றும் கேரியர் அடக்குமுறையைக் கண்காணிக்கிறது. சிக்னல்களைப் பெற இரட்டை துருவமுனைப்பு ஒத்திசைவான ரிசீவரைப் பயன்படுத்தவும், இதில் 90 டிகிரி ஆப்டிகல் கலவை மற்றும் நான்கு உள்ளது40 ஜிகாஹெர்ட்ஸ் சமநிலை ஃபோட்டோடியோட்கள், மற்றும் 33 GHz, 80 GSa/s நிகழ்நேர அலைக்காட்டி (RTO) (Keysight DSOZ634A) உடன் இணைக்கப்பட்டுள்ளது. 100 kHz கோடு அகலம் கொண்ட இரண்டாவது ECL மூலமானது உள்ளூர் ஆஸிலேட்டராக (LO) பயன்படுத்தப்படுகிறது. ஒற்றை துருவமுனைப்பு நிலைகளின் கீழ் இயங்கும் டிரான்ஸ்மிட்டர் காரணமாக, அனலாக்-டு-டிஜிட்டல் மாற்றத்திற்கு (ADC) இரண்டு மின்னணு சேனல்கள் மட்டுமே பயன்படுத்தப்படுகின்றன. தரவு RTO இல் பதிவு செய்யப்பட்டு ஆஃப்லைன் டிஜிட்டல் சிக்னல் செயலியை (DSP) பயன்படுத்தி செயலாக்கப்படுகிறது.
படம் 2 (c) இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, 40 Gbaud இலிருந்து 75 Gbaud வரை QPSK மாடுலேஷன் வடிவமைப்பைப் பயன்படுத்தி IQ மாடுலேட்டர் சோதிக்கப்பட்டது. 7% கடினமான முடிவு முன்னோக்கி பிழை திருத்தம் (HD-FEC) நிபந்தனைகளின் கீழ், விகிதம் 140 Gb/s ஐ எட்டும் என்று முடிவுகள் குறிப்பிடுகின்றன; 20% மென்மையான முடிவு முன்னோக்கி பிழை திருத்தம் (SD-FEC) நிபந்தனையின் கீழ், வேகம் 150 Gb/s ஐ எட்டும். 70 Gbaud இல் உள்ள விண்மீன் வரைபடம் படம் 2 (d) இல் காட்டப்பட்டுள்ளது. 33 ஜிகாஹெர்ட்ஸ் அலைக்காட்டி அலைவரிசையால் முடிவு வரையறுக்கப்படுகிறது, இது தோராயமாக 66 ஜிபாட் சிக்னல் அலைவரிசைக்கு சமம்.

படம் 2 (b) இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, மூன்று கை அமைப்பு 30 dB க்கும் அதிகமான வெற்று வீதத்துடன் ஆப்டிகல் கேரியர்களை திறம்பட அடக்க முடியும். இந்த கட்டமைப்பிற்கு கேரியரை முழுமையாக அடக்குவது தேவையில்லை, மேலும் கிராமர் க்ரோனிக் (கேகே) ரிசீவர்கள் போன்ற சிக்னல்களை மீட்டெடுக்க கேரியர் டோன்கள் தேவைப்படும் ரிசீவர்களிலும் இதைப் பயன்படுத்தலாம். விரும்பிய கேரியர் டு சைட்பேண்ட் விகிதத்தை (CSR) அடைய மத்திய கை கட்ட ஷிஃப்டர் மூலம் கேரியரை சரிசெய்யலாம்.
நன்மைகள் மற்றும் பயன்பாடுகள்
பாரம்பரிய Mach Zehnder மாடுலேட்டர்களுடன் ஒப்பிடும்போது (MZM மாடுலேட்டர்கள்) மற்றும் பிற சிலிக்கான் அடிப்படையிலான ஆப்டோ எலக்ட்ரானிக் IQ மாடுலேட்டர்கள், முன்மொழியப்பட்ட சிலிக்கான் IQ மாடுலேட்டர் பல நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது. முதலாவதாக, இது கச்சிதமான அளவு, IQ மாடுலேட்டர்களை விட 10 மடங்கு சிறியதுMach Zehnder மாடுலேட்டர்கள்(பிணைப்பு பட்டைகள் தவிர்த்து), இதனால் ஒருங்கிணைப்பு அடர்த்தி அதிகரிக்கிறது மற்றும் சிப் பகுதியை குறைக்கிறது. இரண்டாவதாக, அடுக்கப்பட்ட மின்முனை வடிவமைப்பிற்கு டெர்மினல் ரெசிஸ்டர்களின் பயன்பாடு தேவையில்லை, இதன் மூலம் சாதனத்தின் கொள்ளளவு மற்றும் ஒரு பிட்டுக்கான ஆற்றலைக் குறைக்கிறது. மூன்றாவதாக, கேரியர் அடக்குமுறை திறன் பரிமாற்ற சக்தியின் குறைப்பை அதிகரிக்கிறது, மேலும் ஆற்றல் செயல்திறனை மேம்படுத்துகிறது.
கூடுதலாக, GeSi EAM இன் ஆப்டிகல் 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 கச்சிதமான மற்றும் திறமையான IQ மாடுலேட்டர், அடுத்த தலைமுறை, உயர் சேனல் எண்ணிக்கை மற்றும் தரவு மையங்களில் சிறிய ஒத்திசைவான டிரான்ஸ்ஸீவர்களுக்கு மிகவும் பொருத்தமானது, அதிக திறன் மற்றும் அதிக ஆற்றல் திறன் கொண்ட ஆப்டிகல் தகவல்தொடர்புகளை செயல்படுத்துகிறது.
கேரியர் ஒடுக்கப்பட்ட சிலிக்கான் IQ மாடுலேட்டர் சிறந்த செயல்திறனை வெளிப்படுத்துகிறது, 20% SD-FEC நிலைமைகளின் கீழ் 150 Gb/s வரையிலான 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 மாடுலேட்டருக்கு ஆப்டிகல் கேரியரை அடக்கும் அல்லது சரிசெய்யும் திறன் உள்ளது மற்றும் பல வரி கச்சிதமான ஒத்திசைவான டிரான்ஸ்ஸீவர்களுக்கான ஒத்திசைவான கண்டறிதல் மற்றும் Kramer Kronig (KK) கண்டறிதல் திட்டங்களுடன் ஒருங்கிணைக்கப்படலாம். நிரூபிக்கப்பட்ட சாதனைகள், தரவு மையங்கள் மற்றும் பிற துறைகளில் அதிக திறன் கொண்ட தரவுத் தகவல்தொடர்புக்கான வளர்ந்து வரும் தேவையைப் பூர்த்தி செய்வதற்காக மிகவும் ஒருங்கிணைந்த மற்றும் திறமையான ஆப்டிகல் டிரான்ஸ்ஸீவர்களை உணரவைக்கிறது.