சமீபத்திய மிக அதிக அழிவு விகிதம் கொண்ட எலக்ட்ரோ-ஆப்டிக் மாடுலேட்டர்

சமீபத்தியமிக அதிக அழிவு விகிதம் கொண்ட எலக்ட்ரோ-ஆப்டிக் மாடுலேட்டர்

சிப்பில் உள்ள மின்-ஒளி பண்பேற்றிகள் (சிலிக்கான் அடிப்படையிலான, டிரைகுயினாய்டு, மென்படல லித்தியம் நையோபேட் போன்றவை) கச்சிதமான அமைப்பு, அதிவேகம் மற்றும் குறைந்த மின் நுகர்வு போன்ற நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளன, ஆனால் மிக அதிக அணைப்பு விகிதத்துடன் கூடிய மாறும் செறிவு பண்பேற்றத்தை அடைவதில் இன்னும் பெரும் சவால்கள் உள்ளன. சமீபத்தில், ஒரு சீனப் பல்கலைக்கழகத்தின் ஃபைபர் ஆப்டிக் சென்சிங்கிற்கான கூட்டு ஆராய்ச்சி மையத்தின் ஆராய்ச்சியாளர்கள், சிலிக்கான் தளங்களில் மிக அதிக அணைப்பு விகித மின்-ஒளி பண்பேற்றிகள் துறையில் ஒரு பெரிய திருப்புமுனையை ஏற்படுத்தியுள்ளனர். உயர் வரிசை ஒளியியல் வடிகட்டி கட்டமைப்பை அடிப்படையாகக் கொண்டு, சிப்பில் உள்ள சிலிக்கான்மின்-ஒளி மாடுலேட்டர்68 dB வரையிலான ஒலி அணைப்பு விகிதம் முதல் முறையாக உருவாக்கப்பட்டுள்ளது. இதன் அளவும் மின் நுகர்வும் பாரம்பரியமானவற்றை விட இரண்டு மடங்கு சிறியவை.AOM மாடுலேட்டர்மேலும், ஆய்வக DAS அமைப்பில் அந்தச் சாதனத்தின் பயன்பாட்டுச் சாத்தியக்கூறு சரிபார்க்கப்படுகிறது.

படம் 1 அல்ட்ராவுக்கான சோதனை சாதனத்தின் திட்ட வரைபடம்உயர் அழிவு விகித எலக்ட்ரோ-ஆப்டிக் மாடுலேட்டர்

சிலிக்கான் அடிப்படையிலானமின்-ஒளியியல் பண்பேற்றிஇணைக்கப்பட்ட மைக்ரோரிங் வடிகட்டியின் கட்டமைப்பு, பாரம்பரிய மின்சார வடிகட்டியை ஒத்திருக்கிறது. இந்த எலக்ட்ரோ-ஆப்டிக் மாடுலேட்டர், நான்கு சிலிக்கான் அடிப்படையிலான மைக்ரோரிங் ரெசனேட்டர்களைத் தொடராக இணைப்பதன் மூலம், தட்டையான பேண்ட்பாஸ் வடிகட்டலையும் உயர் அவுட்-ஆஃப்-பேண்ட் நிராகரிப்பு விகிதத்தையும் (>60 dB) அடைகிறது. ஒவ்வொரு மைக்ரோரிங்கிலும் உள்ள ஒரு பின்-வகை எலக்ட்ரோ-ஆப்டிகல் ஃபேஸ் ஷிஃப்டரின் உதவியுடன், மாடுலேட்டரின் டிரான்ஸ்மிட்டன்ஸ் ஸ்பெக்ட்ரத்தை குறைந்த மின்னழுத்தத்தில் (<1.5 V) கணிசமாக மாற்ற முடியும். உயர் அவுட்-ஆஃப்-பேண்ட் நிராகரிப்பு விகிதமானது, செங்குத்தான வடிகட்டி ரோல்-டவுன் பண்புடன் இணைந்து, அதிர்வு அலைநீளத்திற்கு அருகிலுள்ள உள்ளீட்டு ஒளியின் தீவிரத்தை மிகப் பெரிய மாறுபாட்டுடன் மாடுலேட் செய்ய உதவுகிறது. இது, மிக அதிக அழிவு விகித ஒளித் துடிப்புகளை உருவாக்குவதற்கு மிகவும் உகந்ததாகும்.

மின்-ஒளி பண்பேற்றியின் பண்பேற்றத் திறனைச் சரிபார்க்க, குழு முதலில் இயக்க அலைநீளத்தில் DC மின்னழுத்தத்துடன் சாதனத்தின் ஊடுருவலில் ஏற்படும் மாறுபாட்டை நிரூபித்தது. 1 V-க்கு மேல், ஊடுருவல் 60 dB-க்கு மேல் கடுமையாகக் குறைகிறது என்பது காணப்படுகிறது. வழக்கமான அலைக்காட்டி கண்காணிப்பு முறைகளின் வரம்பு காரணமாக, ஆய்வுக் குழு சுய-ஹெட்டரோடைன் குறுக்கீட்டு அளவீட்டு முறையை ஏற்றுக்கொள்கிறது, மேலும் துடிப்பு பண்பேற்றத்தின் போது பண்பேற்றியின் மிக உயர்ந்த டைனமிக் அழிவு விகிதத்தை வகைப்படுத்த நிறமாலைமானியின் பெரிய டைனமிக் வரம்பைப் பயன்படுத்துகிறது. சோதனை முடிவுகள், பண்பேற்றியின் வெளியீட்டு ஒளித் துடிப்பு 68 dB வரையிலான அழிவு விகிதத்தையும், பல ஒத்ததிர்வு அலைநீள நிலைகளுக்கு அருகில் 65 dB-க்கு மேற்பட்ட அழிவு விகிதத்தையும் கொண்டிருப்பதைக் காட்டுகின்றன. விரிவான கணக்கீட்டிற்குப் பிறகு, மின்முனையில் ஏற்றப்படும் உண்மையான RF இயக்க மின்னழுத்தம் சுமார் 1 V ஆகவும், பண்பேற்ற மின் நுகர்வு வெறும் 3.6 mW ஆகவும் உள்ளது, இது வழக்கமான AOM பண்பேற்றியின் மின் நுகர்வை விட இரண்டு மடங்கு சிறியது.

DAS அமைப்பில் சிலிக்கான் அடிப்படையிலான எலக்ட்ரோ-ஆப்டிக் மாடுலேட்டரின் பயன்பாட்டை, சிப்பில் உள்ள மாடுலேட்டரை பேக்கேஜ் செய்வதன் மூலம் ஒரு நேரடி கண்டறிதல் DAS அமைப்பில் பயன்படுத்தலாம். பொதுவான உள்ளூர்-சமிக்ஞை ஹெட்டரோடைன் இன்டர்ஃபெரோமெட்ரியிலிருந்து வேறுபட்டு, இந்த அமைப்பில் சமநிலையற்ற மைக்கேல்சன் இன்டர்ஃபெரோமெட்ரியின் டிமாடுலேஷன் முறை பின்பற்றப்படுகிறது, அதனால் மாடுலேட்டரின் ஆப்டிகல் அதிர்வெண் பெயர்ச்சி விளைவு தேவையில்லை. சைனசாய்டல் அதிர்வு சமிக்ஞைகளால் ஏற்படும் கட்ட மாற்றங்கள், வழக்கமான IQ டிமாடுலேஷன் அல்காரிதத்தைப் பயன்படுத்தி 3 சேனல்களின் ரேலே சிதறல் சமிக்ஞைகளை டிமாடுலேஷன் செய்வதன் மூலம் வெற்றிகரமாக மீட்டெடுக்கப்படுகின்றன. இதன் முடிவுகள் SNR சுமார் 56 dB என்பதைக் காட்டுகின்றன. ±100 Hz சமிக்ஞை அதிர்வெண் வரம்பில் சென்சார் ஃபைபரின் முழு நீளத்திலும் உள்ள பவர் ஸ்பெக்ட்ரல் டென்சிட்டியின் பரவல் மேலும் ஆராயப்பட்டது. அதிர்வு நிலை மற்றும் அதிர்வெண்ணில் உள்ள முக்கிய சமிக்ஞையைத் தவிர, மற்ற இடங்களிலும் குறிப்பிட்ட பவர் ஸ்பெக்ட்ரல் டென்சிட்டி பதில்கள் இருப்பது காணப்பட்டது. ±10 ஹெர்ட்ஸ் வரம்பிலும் அதிர்வு நிலைக்கு வெளியேயும் உள்ள குறுக்குப்பேச்சு இரைச்சலானது ஃபைபரின் நீளம் முழுவதும் சராசரியாக்கப்படுகிறது, மேலும் வெளியில் உள்ள சராசரி சிக்னல்-டு-நாய்ஸ் விகிதம் (SNR) 33 dB-க்குக் குறையாமல் உள்ளது.

படம் 2

ஒளியிழை பரவலாக்கப்பட்ட ஒலி உணரும் அமைப்பின் ஒரு திட்ட வரைபடம்.

b பண்பிறக்கப்பட்ட சமிக்ஞை ஆற்றல் நிறமாலை அடர்த்தி.

c, d அதிர்வு அதிர்வெண்கள், உணரும் இழை நெடுகிலும் உள்ள ஆற்றல் நிறமாலை அடர்த்திப் பரவலுக்கு அருகில் காணப்படுகின்றன.

மிக அதிக அணைப்பு விகிதத்துடன் (68 dB) சிலிக்கானில் ஒரு மின்-ஒளி பண்பேற்றியை அடைந்து, அதை DAS அமைப்புகளில் வெற்றிகரமாகப் பயன்படுத்திய முதல் ஆய்வு இதுவாகும். மேலும், வணிக ரீதியான AOM பண்பேற்றியைப் பயன்படுத்துவதன் விளைவு இதற்கு மிகவும் நெருக்கமாக உள்ளது. அத்துடன், இதன் அளவும் மின் நுகர்வும் பிந்தையதை விட இரண்டு மடங்கு சிறியதாக இருக்கின்றன. இது அடுத்த தலைமுறை சிறிய, குறைந்த மின்சக்தி கொண்ட பரவலாக்கப்பட்ட இழை உணர் அமைப்புகளில் ஒரு முக்கியப் பங்கை வகிக்கும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. கூடுதலாக, சிலிக்கான் அடிப்படையிலான CMOS பெரிய அளவிலான உற்பத்தி செயல்முறை மற்றும் சிப்பில் ஒருங்கிணைக்கும் திறன் ஆகியவை இதன் சிறப்பம்சங்களாகும்.ஒளியியல் மின்னணு சாதனங்கள்சிப்பில் உள்ள பரவலாக்கப்பட்ட ஃபைபர் உணர் அமைப்புகளை அடிப்படையாகக் கொண்ட, புதிய தலைமுறை குறைந்த விலை, பல சாதனங்களுக்கான ஒற்றைக்கல் ஒருங்கிணைந்த தொகுதிகளின் வளர்ச்சியை இது பெரிதும் ஊக்குவிக்கும்.