அதிவேக ஒத்திசைவான தகவல்தொடர்புக்கான சிறிய சிலிக்கான் அடிப்படையிலான ஒளியியல் மின்னணு IQ மாடுலேட்டர்

கச்சிதமான சிலிக்கான் அடிப்படையிலான ஒளியியல் மின்னணுவியல்IQ மாடுலேட்டர்அதிவேக ஒருங்கிணைந்த தகவல்தொடர்புக்காக
தரவு மையங்களில் அதிக தரவு பரிமாற்ற வேகங்கள் மற்றும் அதிக ஆற்றல் திறன் கொண்ட டிரான்ஸ்ஸீவர்களுக்கான அதிகரித்து வரும் தேவை, கச்சிதமான உயர் செயல்திறன் கொண்ட சாதனங்களின் வளர்ச்சிக்கு வழிவகுத்துள்ளது.ஒளியியல் மாடுலேட்டர்கள்சிலிக்கான் அடிப்படையிலான ஒளியியல் மின்னணுவியல் தொழில்நுட்பம் (SiPh), பல்வேறு ஒளியியல் கூறுகளை ஒரே சில்லில் ஒருங்கிணைத்து, கச்சிதமான மற்றும் செலவு குறைந்த தீர்வுகளை வழங்குவதற்கான ஒரு நம்பிக்கைக்குரிய தளமாக உருவெடுத்துள்ளது. இந்தக் கட்டுரை, 75 ஜிகாபாட் வரையிலான அதிர்வெண்ணில் இயங்கக்கூடிய, GeSi EAM-களை அடிப்படையாகக் கொண்ட ஒரு புதுமையான கேரியர் அடக்கப்பட்ட சிலிக்கான் IQ மாடுலேட்டரை ஆராயும்.
சாதன வடிவமைப்பு மற்றும் பண்புகள்
முன்மொழியப்பட்ட IQ மாடுலேட்டர், படம் 1 (a)-வில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, ஒரு கச்சிதமான மூன்று கை அமைப்பைக் கொண்டுள்ளது. இது மூன்று GeSi EAM மற்றும் மூன்று தெர்மோ ஆப்டிகல் ஃபேஸ் ஷிஃப்டர்களால் ஆனது, மேலும் ஒரு சமச்சீர் உள்ளமைப்பைக் கொண்டுள்ளது. உள்ளீட்டு ஒளி, ஒரு கிரேட்டிங் கப்ளர் (GC) வழியாக சிப்பிற்குள் செலுத்தப்பட்டு, ஒரு 1×3 மல்டிமோட் இன்டர்ஃபெரோமீட்டர் (MMI) மூலம் மூன்று பாதைகளாகச் சமமாகப் பிரிக்கப்படுகிறது. மாடுலேட்டர் மற்றும் ஃபேஸ் ஷிஃப்டர் வழியாகச் சென்ற பிறகு, அந்த ஒளி மற்றொரு 1×3 MMI மூலம் மீண்டும் இணைக்கப்பட்டு, பின்னர் ஒரு சிங்கிள்-மோட் ஃபைபருடன் (SSMF) இணைக்கப்படுகிறது.

படம் 1: (அ) IQ மாடுலேட்டரின் நுண்ணோக்கிப் படம்; (ஆ) – (ஈ) ஒரு தனிப்பட்ட GeSi EAM-இன் EO S21, அழிவு விகித நிறமாலை மற்றும் ஊடுருவல்; (உ) IQ மாடுலேட்டரின் திட்ட வரைபடம் மற்றும் கட்டம் மாற்றியின் தொடர்புடைய ஒளியியல் கட்டம்; (ஊ) சிக்கலான தளத்தில் கேரியர் அடக்குதல் பிரதிநிதித்துவம். படம் 1 (ஆ)-இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, GeSi EAM ஒரு பரந்த மின்-ஒளியியல் அலைவரிசையைக் கொண்டுள்ளது. படம் 1 (ஆ) ஒரு தனிப்பட்ட GeSi EAM சோதனை அமைப்பின் S21 அளவுருவை 67 GHz ஒளியியல் கூறு பகுப்பாய்வி (LCA) மூலம் அளவிட்டது. படங்கள் 1 (இ) மற்றும் 1 (ஈ) ஆகியவை முறையே வெவ்வேறு DC மின்னழுத்தங்களில் நிலையான அழிவு விகித (ER) நிறமாலைகளையும் மற்றும் 1555 நானோமீட்டர் அலைநீளத்தில் ஊடுருவலையும் சித்தரிக்கின்றன.
படம் 1 (e)-இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, இந்த வடிவமைப்பின் முக்கிய அம்சம், நடுக் கையில் உள்ள ஒருங்கிணைந்த கட்ட மாற்றியைச் சரிசெய்வதன் மூலம் ஒளியியல் கேரியர்களை அடக்கும் திறன் ஆகும். மேல் மற்றும் கீழ் கைகளுக்கு இடையேயான கட்ட வேறுபாடு π/2 ஆகும், இது சிக்கலான சரிசெய்தலுக்குப் பயன்படுத்தப்படுகிறது, அதே சமயம் நடுக் கைக்கு இடையேயான கட்ட வேறுபாடு -3 π/4 ஆகும். படம் 1 (f)-இன் சிக்கலான தளத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, இந்த உள்ளமைவு கேரியருக்கு அழிவு குறுக்கீட்டை அனுமதிக்கிறது.
சோதனை அமைப்பு மற்றும் முடிவுகள்
அதிவேக சோதனை அமைப்பு படம் 2 (a)-வில் காட்டப்பட்டுள்ளது. ஒரு தன்னிச்சையான அலைவடிவ ஜெனரேட்டர் (Keysight M8194A) சமிக்ஞை மூலமாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது, மேலும் இரண்டு 60 GHz கட்டப் பொருத்தப்பட்ட RF பெருக்கிகள் (ஒருங்கிணைந்த சார்பு டீக்களுடன்) பண்பேற்றி இயக்கிகளாகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. GeSi EAM-இன் சார்பு மின்னழுத்தம் -2.5 V ஆகும், மேலும் I மற்றும் Q சேனல்களுக்கு இடையேயான மின் கட்டப் பொருத்தமின்மையைக் குறைக்க ஒரு கட்டப் பொருத்தப்பட்ட RF கேபிள் பயன்படுத்தப்படுகிறது.
படம் 2: (அ) அதிவேக சோதனை அமைப்பு, (ஆ) 70 ஜிகாபாட் வேகத்தில் கேரியர் அடக்குதல், (இ) பிழை விகிதம் மற்றும் தரவு விகிதம், (ஈ) 70 ஜிகாபாட் வேகத்தில் விண்மீன் கூட்டம். 100 கிலோஹெர்ட்ஸ் அலைவரிசை, 1555 நானோமீட்டர் அலைநீளம் மற்றும் 12 டெசிபெல் திறன் கொண்ட ஒரு வணிகரீதியான வெளிப்புற குழி லேசரை (ECL) ஒளியியல் கேரியராகப் பயன்படுத்தவும். பண்பேற்றத்திற்குப் பிறகு, ஒளியியல் சமிக்ஞை ஒரு பயன்படுத்தி பெருக்கப்படுகிறது.எர்பியம் கலக்கப்பட்ட ஃபைபர் பெருக்கிசிப்பில் ஏற்படும் இணைப்பு இழப்புகள் மற்றும் மாடுலேட்டர் செருகல் இழப்புகளை ஈடுசெய்வதற்காக (EDFA) பயன்படுத்தப்படுகிறது.
பெறும் முனையில், 70 ஜிகாபாட் சிக்னலுக்காக படம் 2 (b)-இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, ஒரு ஆப்டிகல் ஸ்பெக்ட்ரம் அனலைசர் (OSA) சிக்னல் ஸ்பெக்ட்ரம் மற்றும் கேரியர் அடக்குதலைக் கண்காணிக்கிறது. சிக்னல்களைப் பெற, 90 டிகிரி ஆப்டிகல் மிக்சர் மற்றும் நான்கு ஆகியவற்றைக் கொண்ட ஒரு இரட்டை முனைவாக்க ஒத்திசைவான ரிசீவரைப் பயன்படுத்தவும்.40 GHz சமநிலைப்படுத்தப்பட்ட ஒளி இருமுனைகள்மேலும், இது 33 GHz, 80 GSa/s நிகழ்நேர அலைக்காட்டியுடன் (RTO) (Keysight DSOZ634A) இணைக்கப்பட்டுள்ளது. 100 kHz அலைவரிசை கொண்ட இரண்டாவது ECL மூலம், ஒரு உள்ளூர் அலைவியாக (LO) பயன்படுத்தப்படுகிறது. டிரான்ஸ்மிட்டர் ஒற்றை முனைவாக்க நிலைமைகளின் கீழ் செயல்படுவதால், அனலாக்-டு-டிஜிட்டல் மாற்றத்திற்கு (ADC) இரண்டு மின்னணு சேனல்கள் மட்டுமே பயன்படுத்தப்படுகின்றன. தரவு RTO-வில் பதிவு செய்யப்பட்டு, ஒரு ஆஃப்லைன் டிஜிட்டல் சிக்னல் செயலி (DSP) மூலம் செயலாக்கப்படுகிறது.
படம் 2 (c)-இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, IQ மாடுலேட்டர் 40 Gbaud முதல் 75 Gbaud வரை QPSK மாடுலேஷன் வடிவத்தைப் பயன்படுத்தி சோதிக்கப்பட்டது. 7% கடின முடிவு முன்னோக்கு பிழை திருத்தம் (HD-FEC) நிபந்தனைகளின் கீழ், வீதம் 140 Gb/s-ஐ அடைய முடியும் என்றும்; 20% மென் முடிவு முன்னோக்கு பிழை திருத்தம் (SD-FEC) நிபந்தனையின் கீழ், வேகம் 150 Gb/s-ஐ அடைய முடியும் என்றும் முடிவுகள் குறிப்பிடுகின்றன. 70 Gbaud-இல் உள்ள கான்ஸ்டலேஷன் வரைபடம் படம் 2 (d)-இல் காட்டப்பட்டுள்ளது. இந்த முடிவு 33 GHz ஆஸிலோஸ்கோப் அலைவரிசையால் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது, இது தோராயமாக 66 Gbaud சிக்னல் அலைவரிசைக்குச் சமமாகும்.

படம் 2 (b)-இல் காட்டப்பட்டுள்ளபடி, மூன்று புய அமைப்பு 30 dB-ஐத் தாண்டிய பிளாங்கிங் வீதத்துடன் ஒளியியல் கேரியர்களைத் திறம்பட அடக்க முடியும். இந்த அமைப்புக்கு கேரியரை முழுமையாக அடக்க வேண்டிய அவசியமில்லை, மேலும் கிராமர் க்ரோனிக் (KK) ரிசீவர்கள் போன்ற, சிக்னல்களை மீட்டெடுக்க கேரியர் டோன்கள் தேவைப்படும் ரிசீவர்களிலும் இதைப் பயன்படுத்தலாம். விரும்பிய கேரியர்-டு-சைட்பேண்ட் விகிதத்தை (CSR) அடைவதற்காக, ஒரு மையப் புய ஃபேஸ் ஷிஃப்டர் மூலம் கேரியரைச் சரிசெய்ய முடியும்.
நன்மைகள் மற்றும் பயன்பாடுகள்
பாரம்பரிய மாக் செண்டர் மாடுலேட்டர்களுடன் ஒப்பிடும்போது (MZM மாடுலேட்டர்கள்மற்றும் பிற சிலிக்கான் அடிப்படையிலான ஆப்டோஎலக்ட்ரானிக் IQ மாடுலேட்டர்களுடன் ஒப்பிடுகையில், முன்மொழியப்பட்ட சிலிக்கான் IQ மாடுலேட்டர் பல நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது. முதலாவதாக, இது அளவில் கச்சிதமானது; சிலிக்கான் அடிப்படையிலான IQ மாடுலேட்டர்களை விட 10 மடங்குக்கும் மேல் சிறியது.மாக் செண்டர் மாடுலேட்டர்கள்(பிணைப்புப் பட்டைகளைத் தவிர்த்து), இதன்மூலம் ஒருங்கிணைப்பு அடர்த்தி அதிகரித்து, சில்லுப் பரப்பளவு குறைகிறது. இரண்டாவதாக, அடுக்கப்பட்ட மின்முனை வடிவமைப்பிற்கு முனைய மின்தடையங்களைப் பயன்படுத்தத் தேவையில்லை, அதனால் சாதனத்தின் மின்தேக்கமும் ஒரு பிட்டிற்கான ஆற்றலும் குறைகின்றன. மூன்றாவதாக, கேரியர் அடக்கும் திறன், கடத்தும் ஆற்றலைக் குறைப்பதை அதிகபட்சமாக்கி, ஆற்றல் திறனை மேலும் மேம்படுத்துகிறது.
மேலும், GeSi EAM-இன் ஒளியியல் அலைவரிசை அகலம் மிகவும் அகலமானது (30 நானோமீட்டருக்கும் மேல்). இது, மைக்ரோவேவ் மாடுலேட்டர்களின் (MRMs) அதிர்வை நிலைப்படுத்தவும் ஒத்திசைக்கவும் பல-சேனல் பின்னூட்டக் கட்டுப்பாட்டுச் சுற்றுகள் மற்றும் செயலிகளின் தேவையை நீக்குகிறது, இதன்மூலம் வடிவமைப்பை எளிதாக்குகிறது.
இந்தக் கச்சிதமான மற்றும் திறமையான IQ மாடுலேட்டர், தரவு மையங்களில் உள்ள அடுத்த தலைமுறை, அதிக சேனல் எண்ணிக்கை கொண்ட மற்றும் சிறிய கோஹரண்ட் டிரான்ஸ்ஸீவர்களுக்கு மிகவும் பொருத்தமானது. இது அதிக கொள்ளளவு மற்றும் அதிக ஆற்றல் திறன் கொண்ட ஒளியியல் தகவல்தொடர்பை சாத்தியமாக்குகிறது.
கேரியர் அடக்கப்பட்ட சிலிக்கான் IQ மாடுலேட்டர், 20% SD-FEC நிலைமைகளின் கீழ் 150 Gb/s வரையிலான தரவு பரிமாற்ற விகிதத்துடன், சிறந்த செயல்திறனை வெளிப்படுத்துகிறது. GeSi EAM-ஐ அடிப்படையாகக் கொண்ட இதன் கச்சிதமான 3-கை அமைப்பு, இட அளவு, ஆற்றல் திறன் மற்றும் வடிவமைப்பு எளிமை ஆகியவற்றில் குறிப்பிடத்தக்க நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது. இந்த மாடுலேட்டர், ஆப்டிகல் கேரியரை அடக்கும் அல்லது சரிசெய்யும் திறனைக் கொண்டுள்ளதுடன், பல-வரி கச்சிதமான ஒத்திசைவான டிரான்ஸ்ஸீவர்களுக்காக ஒத்திசைவான கண்டறிதல் மற்றும் கிராமர் க்ரோனிக் (KK) கண்டறிதல் திட்டங்களுடன் ஒருங்கிணைக்கப்படலாம். நிரூபிக்கப்பட்ட இந்தச் சாதனைகள், தரவு மையங்கள் மற்றும் பிற துறைகளில் அதிகத் திறன் கொண்ட தரவுத் தொடர்பிற்கான வளர்ந்து வரும் தேவையைப் பூர்த்தி செய்ய, மிகவும் ஒருங்கிணைக்கப்பட்ட மற்றும் திறமையான ஆப்டிகல் டிரான்ஸ்ஸீவர்களை உருவாக்குவதை ஊக்குவிக்கின்றன.