مخطط لتخفيف التردد البصري يعتمد على مُعدِّل ماخ-زيندر

مخطط لتخفيف التردد البصري يعتمد علىمُعدِّل MZM

يمكن استخدام تشتت التردد البصري كتقنية ليدارمصدر ضوءيُمكن لهذا الجهاز أن يُصدر الضوء ويمسحه في اتجاهات مختلفة في آنٍ واحد، كما يُمكن استخدامه كمصدر ضوء متعدد الأطوال الموجية من نوع 800G FR4، مما يُلغي الحاجة إلى بنية مُضاعِف الإشارات (MUX). عادةً ما تكون مصادر الضوء متعددة الأطوال الموجية إما منخفضة الطاقة أو ذات تغليف غير مُحكم، مما يُسبب العديد من المشاكل. يتميز التصميم المُقدّم اليوم بالعديد من المزايا، ويمكن الرجوع إليه كمرجع. يوضح الشكل التالي مخطط بنيته: الطاقة العاليةليزر DFBمصدر الضوء عبارة عن ضوء مستمر في المجال الزمني وطول موجي واحد في التردد. بعد مروره عبرمُعدِّلعند تردد تعديل معين fRF، يتم توليد نطاق جانبي، وفاصل النطاق الجانبي هو تردد التعديل fRF. يستخدم المُعدِّل مُعدِّل LNOI بطول 8.2 مم، كما هو موضح في الشكل ب. بعد قسم طويل من الطاقة العاليةمُعدِّل الطورتردد التضمين هو أيضًا fRF، ويجب أن تتوافق طوره مع قمة أو قاع إشارة التردد اللاسلكي ونبضة الضوء، مما ينتج عنه تذبذب كبير، وبالتالي عدد أكبر من الأسنان الضوئية. يؤثر كل من الانحياز المستمر وعمق التضمين للمعدِّل على استواء تشتت التردد الضوئي.

رياضياً، تكون الإشارة بعد تعديل مجال الضوء بواسطة المعدِّل كما يلي:
يتضح أن المجال البصري الناتج عبارة عن تشتت ترددي بصري بفاصل ترددي قدره wrf، وأن شدة سن التشتت الترددي البصري مرتبطة بالقدرة البصرية لـ DFB. من خلال محاكاة شدة الضوء المار عبر مُعدِّل MZM ومُعدِّل طور PMثم باستخدام تحويل فورييه السريع (FFT)، يتم الحصول على طيف تشتت التردد البصري. يوضح الشكل التالي العلاقة المباشرة بين استواء التردد البصري وانحياز التيار المستمر للمعدِّل وعمق التعديل بناءً على هذه المحاكاة.

يوضح الشكل التالي مخطط الطيف المحاكي مع انحياز MZM DC بقيمة 0.6π وعمق تعديل 0.4π، مما يدل على أن استوائه أقل من 5 ديسيبل.

فيما يلي مخطط غلاف مُعدِّل MZM، حيث يبلغ سمك طبقة نيوبات الليثيوم 500 نانومتر، وعمق الحفر 260 نانومتر، وعرض الموجه 1.5 ميكرومتر. ويبلغ سمك قطب الذهب 1.2 ميكرومتر. أما سمك طبقة التغليف العلوية من ثاني أكسيد السيليكون (SiO2) فيبلغ 2 ميكرومتر.

فيما يلي طيف التردد البصري المُختَبَر، والذي يحتوي على 13 سنًا ضوئيًا متفرقة، ومستوى تسطيح أقل من 2.4 ديسيبل. تردد التضمين 5 جيجاهرتز، وحمل طاقة التردد اللاسلكي في مُعدِّل ماخ-زيندر ومُعدِّل الطور 11.24 ديسيبل ميلي واط و24.96 ديسيبل ميلي واط على التوالي. يمكن زيادة عدد أسنان إثارة تشتت التردد البصري بزيادة طاقة التردد اللاسلكي لمُعدِّل الطور، كما يمكن زيادة فاصل تشتت التردد البصري بزيادة تردد التضمين. (صورة)
يعتمد ما سبق على مخطط LNOI، بينما يعتمد ما يلي على مخطط IIIV. مخطط البنية كما يلي: تتضمن الشريحة ليزر DBR، ومعدل MZM، ومعدل طور PM، ومضخم SOA، ومحول SSC. يمكن لشريحة واحدة تحقيق أداء عالٍ في ترقيق التردد البصري.

تبلغ نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SMSR) لليزر DBR 35 ديسيبل، وعرض الخط 38 ميجاهرتز، ونطاق الضبط 9 نانومتر.

يُستخدم مُعدِّل MZM لتوليد نطاق جانبي بطول 1 مم وعرض نطاق ترددي يبلغ 7 جيجاهرتز فقط عند 3 ديسيبل. ويُحدَّد هذا النطاق بشكل أساسي بعدم تطابق المعاوقة، حيث تصل الخسارة البصرية إلى 20 ديسيبل عند انحياز -8B.

يبلغ طول مضخم أشباه الموصلات البصرية 500 ميكرومتر، ويُستخدم لتعويض فقد فرق التضمين البصري، ويبلغ عرض النطاق الطيفي 62 نانومتر عند 3 ديسيبل و90 مللي أمبير. يعمل مُجمِّع SSC المُدمج عند المخرج على تحسين كفاءة اقتران الشريحة (كفاءة الاقتران 5 ديسيبل). تبلغ قدرة الخرج النهائية حوالي -7 ديسيبل ميلي واط.

لإنتاج تشتت التردد البصري، تم استخدام تردد تعديل الترددات الراديوية 2.6 جيجاهرتز، وقدرة 24.7 ديسيبل ميلي واط، وجهد Vpi لمعدِّل الطور 5 فولت. يوضح الشكل أدناه الطيف الضوئي الناتج مع 17 سنًا ضوئيًا عند 10 ديسيبل ونسبة إشارة إلى ضوضاء أعلى من 30 ديسيبل.

يهدف هذا النظام إلى نقل الموجات الميكروية بتقنية الجيل الخامس، والشكل التالي يوضح مكون الطيف الذي رصده كاشف الضوء، والذي يمكنه توليد إشارات بتردد 26 جيجاهرتز بعشرة أضعاف التردد المذكور هنا.

باختصار، يتميز التردد البصري المُوَلَّد بهذه الطريقة بنطاق ترددي مستقر، وضوضاء طورية منخفضة، وقدرة عالية، وسهولة في التكامل، إلا أنه لا يخلو من بعض المشاكل. فإشارة الترددات الراديوية المُحمَّلة على مُعدِّل الطور تتطلب قدرة عالية، واستهلاكًا كبيرًا للطاقة، كما أن نطاق التردد محدود بمعدل التضمين، حتى 50 جيجاهرتز، مما يستلزم نطاقًا أوسع للأطوال الموجية (أكبر من 10 نانومتر عمومًا) في نظام FR8. لذا، فإن استخدامه محدود، ولا يزال استقرار القدرة غير كافٍ.