បង្រួមអុបតូអេឡិចត្រូនិចដែលមានមូលដ្ឋានលើស៊ីលីកុនម៉ូឌុល IQសម្រាប់ទំនាក់ទំនងដែលមានល្បឿនលឿន
តម្រូវការកើនឡើងសម្រាប់អត្រាបញ្ជូនទិន្នន័យកាន់តែខ្ពស់ និងឧបករណ៍បញ្ជូនទិន្នន័យដែលមានប្រសិទ្ធភាពថាមពលកាន់តែច្រើននៅក្នុងមជ្ឈមណ្ឌលទិន្នន័យបានជំរុញឱ្យមានការអភិវឌ្ឍន៍នៃដំណើរការបង្រួមតូច។ម៉ូឌុលអុបទិក. បច្ចេកវិទ្យា optoelectronic ដែលមានមូលដ្ឋានលើ Silicon (SiPh) បានក្លាយជាវេទិកាដ៏ជោគជ័យមួយសម្រាប់ការរួមបញ្ចូលសមាសធាតុ photonic ជាច្រើននៅលើបន្ទះឈីបតែមួយ ដែលអនុញ្ញាតឱ្យមានដំណោះស្រាយបង្រួមតូច និងមានប្រសិទ្ធភាព។ អត្ថបទនេះនឹងស្វែងយល់ពីក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូនប្រលោមលោកដែលរារាំងម៉ូឌុល IQ ស៊ីលីកុនដោយផ្អែកលើ GeSi EAMs ដែលអាចដំណើរការនៅប្រេកង់រហូតដល់ 75 Gbaud ។
ការរចនានិងលក្ខណៈឧបករណ៍
ម៉ូឌុល IQ ដែលបានស្នើឡើង ទទួលយករចនាសម្ព័ន្ធដៃបីបង្រួម ដូចបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 1 (ក)។ ផ្សំឡើងពី GeSi EAM បី និងឧបករណ៍ផ្លាស់ប្តូរដំណាក់កាលទែរម៉ូអុបទិកចំនួនបី ដោយទទួលយកការកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធស៊ីមេទ្រី។ ពន្លឺបញ្ចូលត្រូវបានភ្ជាប់ទៅក្នុងបន្ទះឈីបតាមរយៈឧបករណ៍ភ្ជាប់ grating (GC) ហើយបែងចែកជាបីផ្លូវស្មើៗគ្នាតាមរយៈ 1×3 multimode interferometer (MMI) ។ បន្ទាប់ពីឆ្លងកាត់ modulator និង phase shifter ពន្លឺត្រូវបានផ្សំឡើងវិញដោយ 1×3 MMI ផ្សេងទៀត ហើយបន្ទាប់មកភ្ជាប់ទៅ single-mode fiber (SSMF)។
រូបភាពទី 1: (a) រូបភាពមីក្រូទស្សន៍នៃម៉ូឌុល IQ; (b) – (d) EO S21, វិសាលគមសមាមាត្រការផុតពូជ និងការបញ្ជូននៃ GeSi EAM តែមួយ; (e) ដ្យាក្រាមគ្រោងការណ៍នៃម៉ូឌុល IQ និងដំណាក់កាលអុបទិកដែលត្រូវគ្នានៃការផ្លាស់ប្តូរដំណាក់កាល; (f) តំណាងការបង្ក្រាបក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូននៅលើយន្តហោះស្មុគស្មាញ។ ដូចដែលបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 1 (b) GeSi EAM មានកម្រិតបញ្ជូនអេឡិចត្រូអុបទិកធំទូលាយ។ រូបភាពទី 1 (b) បានវាស់ប៉ារ៉ាម៉ែត្រ S21 នៃរចនាសម្ព័ន្ធតេស្ត GeSi EAM តែមួយដោយប្រើឧបករណ៍វិភាគសមាសធាតុអុបទិក (LCA) 67 GHz ។ រូបភាពទី 1 (c) និង 1 (d) រៀងគ្នាបង្ហាញពីសមាមាត្រផុតពូជឋិតិវន្ត (ER) វិសាលគមនៅតង់ស្យុង DC ខុសៗគ្នា និងការបញ្ជូននៅរលកចម្ងាយ 1555 nanometers ។
ដូចដែលបានបង្ហាញនៅក្នុងរូបភាពទី 1 (e) លក្ខណៈពិសេសចម្បងនៃការរចនានេះគឺសមត្ថភាពក្នុងការទប់ស្កាត់ក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូនអុបទិកដោយការលៃតម្រូវការផ្លាស់ប្តូរដំណាក់កាលរួមបញ្ចូលគ្នានៅក្នុងដៃកណ្តាល។ ភាពខុសគ្នាដំណាក់កាលរវាងដៃខាងលើ និងខាងក្រោមគឺ π/2 ដែលប្រើសម្រាប់ការលៃតម្រូវស្មុគ្រស្មាញ ខណៈពេលដែលភាពខុសគ្នាដំណាក់កាលរវាងដៃកណ្តាលគឺ -3 π/4 ។ ការកំណត់រចនាសម្ព័ន្ធនេះអនុញ្ញាតឱ្យមានការជ្រៀតជ្រែកបំផ្លិចបំផ្លាញដល់ក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូន ដូចដែលបានបង្ហាញក្នុងប្លង់ស្មុគស្មាញនៃរូបភាពទី 1 (f) ។
ការដំឡើងសាកល្បង និងលទ្ធផល
ការដំឡើងពិសោធន៍ល្បឿនលឿនត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 2 (ក) ។ ម៉ាស៊ីនបង្កើតទម្រង់រលកតាមអំពើចិត្ត (Keysight M8194A) ត្រូវបានប្រើជាប្រភពសញ្ញា ហើយអំព្លីទ័រ RF ដំណាក់កាល 60 GHz ចំនួនពីរ (ជាមួយឧបករណ៍លំអៀងរួមបញ្ចូលគ្នា) ត្រូវបានប្រើជាកម្មវិធីបញ្ជាម៉ូឌុល។ វ៉ុលលំអៀងរបស់ GeSi EAM គឺ -2.5 V ហើយខ្សែ RF ដែលផ្គូផ្គងដំណាក់កាលត្រូវបានប្រើដើម្បីកាត់បន្ថយភាពមិនស៊ីគ្នានៃដំណាក់កាលអគ្គិសនីរវាងបណ្តាញ I និង Q ។
រូបភាពទី 2៖ (ក) ការដំឡើងការពិសោធន៍ល្បឿនលឿន (ខ) ការបង្ក្រាបក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូននៅ 70 Gbaud (គ) អត្រាកំហុស និងអត្រាទិន្នន័យ (ឃ) ក្រុមតារានិករនៅ 70 Gbaud ។ ប្រើឡាស៊ែរបែហោងធ្មែញខាងក្រៅពាណិជ្ជកម្ម (ECL) ដែលមានទទឹងបន្ទាត់ 100 kHz រលកចម្ងាយ 1555 nm និងថាមពល 12 dBm ជាក្រុមហ៊ុនបញ្ជូនអុបទិក។ បន្ទាប់ពីការកែប្រែ សញ្ញាអុបទិកត្រូវបានពង្រីកដោយប្រើសញ្ញាឧបករណ៍ពង្រីកជាតិសរសៃ erbium-doped(EDFA) ដើម្បីទូទាត់សងសម្រាប់ការបាត់បង់ការភ្ជាប់នៅលើបន្ទះឈីប និងការបាត់បង់ការបញ្ចូលម៉ូឌុល។
នៅចុងបញ្ចប់នៃការទទួល ឧបករណ៍វិភាគវិសាលគមអុបទិក (OSA) ត្រួតពិនិត្យវិសាលគមសញ្ញា និងការគាបសង្កត់ក្រុមហ៊ុនបញ្ជូន ដូចដែលបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 2 (ខ) សម្រាប់សញ្ញា 70 Gbaud ។ ប្រើឧបករណ៍ទទួលដែលមានរាងប៉ូលពីរដើម្បីទទួលសញ្ញាដែលមានឧបករណ៍លាយអុបទិក 90 ដឺក្រេ និងបួនphotodiodes មានតុល្យភាព 40 GHzហើយត្រូវបានភ្ជាប់ទៅ 33 GHz, 80 GSa/s real-time oscilloscope (RTO) (Keysight DSOZ634A)។ ប្រភព ECL ទីពីរដែលមានទទឹងបន្ទាត់នៃ 100 kHz ត្រូវបានប្រើជាលំយោលមូលដ្ឋាន (LO) ។ ដោយសារតែឧបករណ៍បញ្ជូនដំណើរការក្រោមលក្ខខណ្ឌប៉ូលតែមួយ មានតែបណ្តាញអេឡិចត្រូនិចពីរប៉ុណ្ណោះដែលត្រូវបានប្រើប្រាស់សម្រាប់ការបំប្លែងអាណាឡូកទៅឌីជីថល (ADC)។ ទិន្នន័យត្រូវបានកត់ត្រានៅលើ RTO និងដំណើរការដោយប្រើប្រព័ន្ធដំណើរការសញ្ញាឌីជីថលក្រៅបណ្តាញ (DSP)។
ដូចដែលបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 2 (គ) ម៉ូឌុល IQ ត្រូវបានសាកល្បងដោយប្រើទម្រង់ម៉ូឌុល QPSK ពី 40 Gbaud ទៅ 75 Gbaud ។ លទ្ធផលបង្ហាញថានៅក្រោម 7% លក្ខខណ្ឌនៃការកែតម្រូវកំហុសឆ្គងទៅមុខ (HD-FEC) អត្រាអាចឈានដល់ 140 Gb/s ។ នៅក្រោមលក្ខខណ្ឌនៃការកែកំហុសឆ្គងឆ្ពោះទៅមុខ 20% នៃការសម្រេចចិត្តទន់ (SD-FEC) ល្បឿនអាចឈានដល់ 150 Gb/s ។ ដ្យាក្រាមតារានិករនៅ 70 Gbaud ត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 2 (ឃ) ។ លទ្ធផលត្រូវបានកំណត់ដោយកម្រិតបញ្ជូន oscilloscope នៃ 33 GHz ដែលស្មើនឹងកម្រិតបញ្ជូនសញ្ញាប្រហែល 66 Gbaud ។
ដូចដែលបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 2 (b) រចនាសម្ព័ន្ធដៃទាំងបីអាចទប់ស្កាត់ក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូនអុបទិកប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាពជាមួយនឹងអត្រាចន្លោះលើសពី 30 dB ។ រចនាសម្ព័ននេះមិនតម្រូវឱ្យមានការទប់ស្កាត់ពេញលេញនៃក្រុមហ៊ុនផ្តល់សេវាទេ ហើយក៏អាចប្រើនៅក្នុងឧបករណ៍ទទួលដែលទាមទារសម្លេងរបស់ក្រុមហ៊ុនបញ្ជូនដើម្បីសង្គ្រោះសញ្ញាដូចជាអ្នកទទួល Kramer Kronig (KK) ជាដើម។ ក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូនអាចត្រូវបានកែតម្រូវតាមរយៈឧបករណ៍ប្តូរដំណាក់កាលដៃកណ្តាល ដើម្បីសម្រេចបាននូវសមាមាត្រក្រុមហ៊ុនបញ្ជូនដែលចង់បានទៅផ្នែកចំហៀង (CSR) ។
អត្ថប្រយោជន៍ និងកម្មវិធី
ប្រៀបធៀបជាមួយម៉ូឌុល Mach Zehnder ប្រពៃណី (ម៉ូឌុល MZM) និងម៉ូឌុល IQ អុបតូអេឡិចត្រូនិចដែលមានមូលដ្ឋានលើស៊ីលីកុនផ្សេងទៀត ម៉ូឌុល IQ ស៊ីលីកុនដែលបានស្នើឡើងមានអត្ថប្រយោជន៍ជាច្រើន។ ទីមួយវាមានទំហំតូចជាង 10 ដងតូចជាងម៉ូឌុល IQ ដោយផ្អែកលើម៉ូឌុល Mach Zehnder(មិនរាប់បញ្ចូលបន្ទះភ្ជាប់) ដូច្នេះបង្កើនដង់ស៊ីតេនៃការរួមបញ្ចូល និងកាត់បន្ថយតំបន់បន្ទះឈីប។ ទីពីរការរចនាអេឡិចត្រូតជង់មិនតម្រូវឱ្យមានការប្រើប្រាស់ឧបករណ៍ទប់ទល់ស្ថានីយដោយហេតុនេះកាត់បន្ថយសមត្ថភាពឧបករណ៍និងថាមពលក្នុងមួយប៊ីត។ ទីបី សមត្ថភាពទប់ស្កាត់ក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូន កាត់បន្ថយថាមពលបញ្ជូនអតិបរមា បង្កើនប្រសិទ្ធភាពថាមពលបន្ថែមទៀត។
លើសពីនេះ កម្រិតបញ្ជូនអុបទិករបស់ GeSi EAM គឺធំទូលាយណាស់ (ជាង 30 nanometers) ដែលលុបបំបាត់តម្រូវការសម្រាប់សៀគ្វីត្រួតពិនិត្យមតិត្រឡប់ពហុឆានែល និងដំណើរការដើម្បីធ្វើឱ្យមានស្ថេរភាព និងធ្វើសមកាលកម្មនៃអនុភាពនៃម៉ូឌុលមីក្រូវ៉េវ (MRMs) ដោយហេតុនេះធ្វើឱ្យការរចនាកាន់តែងាយស្រួល។
ម៉ូឌុល IQ បង្រួម និងមានប្រសិទ្ធភាពនេះ គឺស័ក្តិសមសម្រាប់ជំនាន់ក្រោយ ចំនួនឆានែលខ្ពស់ និងឧបករណ៍បញ្ជូនព័ត៌មានដែលជាប់គ្នាតូចនៅក្នុងមជ្ឈមណ្ឌលទិន្នន័យ ដែលអនុញ្ញាតឱ្យមានសមត្ថភាពខ្ពស់ និងទំនាក់ទំនងអុបទិកដែលមានប្រសិទ្ធភាពថាមពលជាងមុន។
ក្រុមហ៊ុនដឹកជញ្ជូនបានបង្ក្រាបម៉ូឌុល IQ ស៊ីលីកុន បង្ហាញនូវដំណើរការដ៏ល្អ ជាមួយនឹងអត្រាបញ្ជូនទិន្នន័យរហូតដល់ 150 Gb/s ក្រោមលក្ខខណ្ឌ SD-FEC 20% ។ រចនាសម្ព័ន 3-arm តូចរបស់វាផ្អែកលើ GeSi EAM មានគុណសម្បត្តិយ៉ាងសំខាន់ក្នុងលក្ខខណ្ឌនៃជើង ប្រសិទ្ធភាពថាមពល និងភាពសាមញ្ញនៃការរចនា។ ម៉ូឌុលនេះមានសមត្ថភាពទប់ស្កាត់ ឬកែតម្រូវឧបករណ៍បញ្ជូនអុបទិក ហើយអាចត្រូវបានរួមបញ្ចូលជាមួយការរកឃើញដែលជាប់គ្នា និងគ្រោងការណ៍ការរកឃើញ Kramer Kronig (KK) សម្រាប់ឧបករណ៍បញ្ជូនតាមខ្សែពហុជួរ។ សមិទ្ធិផលដែលបានបង្ហាញជំរុញឱ្យមានការសម្រេចបាននូវឧបករណ៍បញ្ជូនអុបទិករួមបញ្ចូលគ្នា និងមានប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់ ដើម្បីបំពេញតម្រូវការដែលកំពុងកើនឡើងសម្រាប់ការទំនាក់ទំនងទិន្នន័យដែលមានសមត្ថភាពខ្ពស់នៅក្នុងមជ្ឈមណ្ឌលទិន្នន័យ និងវិស័យផ្សេងៗទៀត។
ពេលវេលាបង្ហោះ៖ ថ្ងៃទី ២១ ខែមករា ឆ្នាំ ២០២៥