హై-స్పీడ్ కోహెరెంట్ కమ్యూనికేషన్ కోసం కాంపాక్ట్ సిలికాన్-ఆధారిత ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్ ఐక్యూ మాడ్యులేటర్ కోసం

కాంపాక్ట్ సిలికాన్-ఆధారిత ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్IQ మాడ్యులేటర్హై-స్పీడ్ పొందికైన కమ్యూనికేషన్ కోసం
అధిక డేటా ప్రసార రేట్ల కోసం పెరుగుతున్న డిమాండ్ మరియు డేటా సెంటర్లలో ఎక్కువ శక్తి-సమర్థవంతమైన ట్రాన్స్‌సీవర్లు కాంపాక్ట్ అధిక-పనితీరు యొక్క అభివృద్ధికి దారితీశాయిఆప్టికల్ మాడ్యులేటర్లు. సిలికాన్ ఆధారిత ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్ టెక్నాలజీ (SIPH) వివిధ ఫోటోనిక్ భాగాలను ఒకే చిప్‌లోకి సమగ్రపరచడానికి మంచి వేదికగా మారింది, కాంపాక్ట్ మరియు ఖర్చుతో కూడుకున్న పరిష్కారాలను ప్రారంభిస్తుంది. ఈ వ్యాసం గెసి ఈమ్స్ ఆధారంగా ఒక నవల క్యారియర్ను అణచివేసిన సిలికాన్ ఐక్యూ మాడ్యులేటర్‌ను అన్వేషిస్తుంది, ఇది 75 gbaud వరకు ఫ్రీక్వెన్సీ వద్ద పనిచేయగలదు.
పరికర రూపకల్పన మరియు లక్షణాలు
మూర్తి 1 (ఎ) లో చూపిన విధంగా ప్రతిపాదిత ఐక్యూ మాడ్యులేటర్ కాంపాక్ట్ మూడు చేయి నిర్మాణాన్ని అవలంబిస్తుంది. మూడు గెసి EAM మరియు మూడు థర్మో ఆప్టికల్ ఫేజ్ షిఫ్టర్లతో కూడి ఉంటుంది, ఇది సుష్ట ఆకృతీకరణను అవలంబిస్తుంది. ఇన్పుట్ కాంతిని గ్రేటింగ్ కప్లర్ (జిసి) ద్వారా చిప్‌లోకి కలుపుతారు మరియు 1 × 3 మల్టీమోడ్ ఇంటర్‌ఫెరోమీటర్ (MMI) ద్వారా మూడు మార్గాలుగా సమానంగా విభజించారు. మాడ్యులేటర్ మరియు ఫేజ్ షిఫ్టర్ గుండా వెళ్ళిన తరువాత, కాంతిని మరో 1 × 3 MMI ద్వారా తిరిగి మార్చారు మరియు తరువాత సింగిల్-మోడ్ ఫైబర్ (SSMF) తో కలుపుతారు.

మూర్తి 1: (ఎ) ఐక్యూ మాడ్యులేటర్ యొక్క మైక్రోస్కోపిక్ ఇమేజ్; (బి) - (డి) EO S21, విలుప్త నిష్పత్తి స్పెక్ట్రం మరియు ఒకే గెసి ఈమ్ యొక్క ప్రసారం; (ఇ) IQ మాడ్యులేటర్ యొక్క స్కీమాటిక్ రేఖాచిత్రం మరియు దశ షిఫ్టర్ యొక్క సంబంధిత ఆప్టికల్ దశ; (ఎఫ్) సంక్లిష్ట విమానంలో క్యారియర్ అణచివేత ప్రాతినిధ్యం. మూర్తి 1 (బి) లో చూపినట్లుగా, గెసి ఈమ్ విస్తృత ఎలక్ట్రో-ఆప్టిక్ బ్యాండ్‌విడ్త్‌ను కలిగి ఉంది. మూర్తి 1 (బి) 67 GHz ఆప్టికల్ కాంపోనెంట్ ఎనలైజర్ (LCA) ను ఉపయోగించి ఒకే GESI EAM పరీక్ష నిర్మాణం యొక్క S21 పరామితిని కొలుస్తుంది. గణాంకాలు 1 (సి) మరియు 1 (డి) వరుసగా వివిధ డిసి వోల్టేజ్‌ల వద్ద స్టాటిక్ విలుప్త నిష్పత్తి (ఎర్) స్పెక్ట్రాను మరియు 1555 నానోమీటర్ల తరంగదైర్ఘ్యం వద్ద ప్రసారాన్ని వర్ణిస్తాయి.
మూర్తి 1 (ఇ) లో చూపినట్లుగా, ఈ డిజైన్ యొక్క ప్రధాన లక్షణం మధ్య చేతిలో ఇంటిగ్రేటెడ్ ఫేజ్ షిఫ్టర్‌ను సర్దుబాటు చేయడం ద్వారా ఆప్టికల్ క్యారియర్‌లను అణిచివేసే సామర్థ్యం. ఎగువ మరియు దిగువ చేతుల మధ్య దశ వ్యత్యాసం π/2, కాంప్లెక్స్ ట్యూనింగ్ కోసం ఉపయోగించబడుతుంది, అయితే మధ్య చేయి మధ్య దశ వ్యత్యాసం -3 π/4. ఈ కాన్ఫిగరేషన్ మూర్తి 1 (ఎఫ్) యొక్క సంక్లిష్ట విమానంలో చూపిన విధంగా క్యారియర్‌కు విధ్వంసక జోక్యాన్ని అనుమతిస్తుంది.
ప్రయోగాత్మక సెటప్ మరియు ఫలితాలు
హై-స్పీడ్ ప్రయోగాత్మక సెటప్ మూర్తి 2 (ఎ) లో చూపబడింది. ఏకపక్ష తరంగ రూపం జనరేటర్ (కీసైట్ M8194A) సిగ్నల్ సోర్స్‌గా ఉపయోగించబడుతుంది మరియు రెండు 60 GHz దశ సరిపోలిన RF యాంప్లిఫైయర్‌లను (ఇంటిగ్రేటెడ్ బయాస్ టీస్‌తో) మాడ్యులేటర్ డ్రైవర్లుగా ఉపయోగిస్తారు. గెసి EAM యొక్క బయాస్ వోల్టేజ్ -2.5 V, మరియు I మరియు Q ఛానెల్‌ల మధ్య విద్యుత్ దశ అసమతుల్యతను తగ్గించడానికి ఒక దశ సరిపోలిన RF కేబుల్ ఉపయోగించబడుతుంది.
మూర్తి 2: (ఎ) హై స్పీడ్ ఎక్స్‌పెరిమెంటల్ సెటప్, (బి) 70 gbaud వద్ద క్యారియర్ అణచివేత, (సి) లోపం రేటు మరియు డేటా రేటు, (డి) 70 gbaud వద్ద కాన్స్టెలేషన్. 100 kHz లైన్‌విడ్త్, 1555 nm తరంగదైర్ఘ్యం మరియు ఆప్టికల్ క్యారియర్‌గా 12 DBM యొక్క శక్తితో వాణిజ్య బాహ్య కుహరం లేజర్ (ECL) ను ఉపయోగించండి. మాడ్యులేషన్ తరువాత, ఆప్టికల్ సిగ్నల్ ఒక ఉపయోగించి విస్తరించబడుతుందిఎర్బియం-డోప్డ్ ఫైబర్ యాంప్లిఫైయర్(EDFA) ఆన్-చిప్ కలపడం నష్టాలు మరియు మాడ్యులేటర్ చొప్పించే నష్టాలను భర్తీ చేయడానికి.
స్వీకరించే చివరలో, ఆప్టికల్ స్పెక్ట్రం ఎనలైజర్ (OSA) సిగ్నల్ స్పెక్ట్రం మరియు క్యారియర్ అణచివేతను పర్యవేక్షిస్తుంది, 70 GBAD సిగ్నల్ కోసం మూర్తి 2 (బి) లో చూపిన విధంగా. సిగ్నల్స్ స్వీకరించడానికి ద్వంద్వ ధ్రువణ పొందికైన రిసీవర్‌ను ఉపయోగించండి, ఇందులో 90 డిగ్రీల ఆప్టికల్ మిక్సర్ మరియు నాలుగు ఉన్నాయి40 GHz సమతుల్య ఫోటోడియోడ్లు, మరియు 33 GHz, 80 GSA/S రియల్ టైమ్ ఓసిల్లోస్కోప్ (RTO) (కీసైట్ DSOZ634A) తో అనుసంధానించబడి ఉంది. 100 kHz లైన్‌విడ్త్‌తో రెండవ ECL మూలాన్ని స్థానిక ఓసిలేటర్ (LO) గా ఉపయోగిస్తారు. సింగిల్ ధ్రువణ పరిస్థితులలో పనిచేసే ట్రాన్స్మిటర్ కారణంగా, అనలాగ్-టు-డిజిటల్ మార్పిడి (ADC) కోసం రెండు ఎలక్ట్రానిక్ ఛానెల్స్ మాత్రమే ఉపయోగించబడతాయి. డేటా RTO లో రికార్డ్ చేయబడింది మరియు ఆఫ్‌లైన్ డిజిటల్ సిగ్నల్ ప్రాసెసర్ (DSP) ను ఉపయోగించి ప్రాసెస్ చేయబడింది.
మూర్తి 2 (సి) లో చూపినట్లుగా, ఐక్యూ మాడ్యులేటర్ QPSK మాడ్యులేషన్ ఫార్మాట్ ఉపయోగించి 40 GBAUD నుండి 75 GBAUD వరకు పరీక్షించబడింది. 7% లోపు హార్డ్ డెసిషన్ ఫార్వర్డ్ ఎర్రర్ కరెక్షన్ (HD-FEC) పరిస్థితులలో, రేటు 140 gb/s కి చేరుకోగలదని ఫలితాలు సూచిస్తున్నాయి; 20% సాఫ్ట్ డెసిషన్ ఫార్వర్డ్ ఎర్రర్ కరెక్షన్ (SD-FEC) పరిస్థితిలో, వేగం 150 gb/s కి చేరుకోవచ్చు. 70 gbaud వద్ద ఉన్న కాన్స్టెలేషన్ రేఖాచిత్రం మూర్తి 2 (డి) లో చూపబడింది. ఫలితం 33 GHz యొక్క ఓసిల్లోస్కోప్ బ్యాండ్‌విడ్త్ ద్వారా పరిమితం చేయబడింది, ఇది సుమారు 66 GBaud యొక్క సిగ్నల్ బ్యాండ్‌విడ్త్‌కు సమానం.

మూర్తి 2 (బి) లో చూపినట్లుగా, మూడు చేయి నిర్మాణం ఆప్టికల్ క్యారియర్‌లను 30 డిబికి మించిన ఖాళీ రేటుతో సమర్థవంతంగా అణచివేయగలదు. ఈ నిర్మాణానికి క్యారియర్ యొక్క పూర్తి అణచివేత అవసరం లేదు మరియు క్రామెర్ క్రోనిగ్ (కెకె) రిసీవర్లు వంటి సంకేతాలను తిరిగి పొందటానికి క్యారియర్ టోన్లు అవసరమయ్యే రిసీవర్లలో కూడా ఉపయోగించవచ్చు. కావలసిన క్యారియర్‌ను సైడ్‌బ్యాండ్ నిష్పత్తి (CSR) సాధించడానికి క్యారియర్‌ను సెంట్రల్ ఆర్మ్ ఫేజ్ షిఫ్టర్ ద్వారా సర్దుబాటు చేయవచ్చు.
ప్రయోజనాలు మరియు అనువర్తనాలు
సాంప్రదాయ మాక్ జెహందర్ మాడ్యులేటర్లతో పోలిస్తే (MZM మాడ్యులేటర్లు) మరియు ఇతర సిలికాన్ ఆధారిత ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్ ఐక్యూ మాడ్యులేటర్లు, ప్రతిపాదిత సిలికాన్ ఐక్యూ మాడ్యులేటర్ బహుళ ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంది. మొదట, ఇది పరిమాణంలో కాంపాక్ట్, ఆధారంగా ఐక్యూ మాడ్యులేటర్ల కంటే 10 రెట్లు ఎక్కువ చిన్నదిమాక్ జెండర్ మాడ్యులేటర్లు(బంధం ప్యాడ్‌లను మినహాయించి), తద్వారా ఇంటిగ్రేషన్ సాంద్రతను పెంచుతుంది మరియు చిప్ ప్రాంతాన్ని తగ్గిస్తుంది. రెండవది, పేర్చబడిన ఎలక్ట్రోడ్ డిజైన్‌కు టెర్మినల్ రెసిస్టర్‌ల వాడకం అవసరం లేదు, తద్వారా పరికర కెపాసిటెన్స్ మరియు బిట్‌కు శక్తిని తగ్గిస్తుంది. మూడవదిగా, క్యారియర్ అణచివేత సామర్ధ్యం ప్రసార శక్తిని తగ్గిస్తుంది, ఇది శక్తి సామర్థ్యాన్ని మరింత మెరుగుపరుస్తుంది.
అదనంగా, గెసి ఈమ్ యొక్క ఆప్టికల్ బ్యాండ్‌విడ్త్ చాలా వెడల్పుగా ఉంది (30 నానోమీటర్లకు పైగా), మైక్రోవేవ్ మాడ్యులేటర్లు (MRM లు) యొక్క ప్రతిధ్వనిని స్థిరీకరించడానికి మరియు సమకాలీకరించడానికి బహుళ-ఛానల్ ఫీడ్‌బ్యాక్ కంట్రోల్ సర్క్యూట్లు మరియు ప్రాసెసర్ల అవసరాన్ని తొలగిస్తుంది, తద్వారా రూపకల్పనను సరళీకృతం చేస్తుంది.
ఈ కాంపాక్ట్ మరియు సమర్థవంతమైన ఐక్యూ మాడ్యులేటర్ డేటా సెంటర్లలో తరువాతి తరం, అధిక ఛానల్ కౌంట్ మరియు చిన్న పొందికైన ట్రాన్స్‌సీవర్లకు అత్యంత అనుకూలంగా ఉంటుంది, ఇది అధిక సామర్థ్యం మరియు మరింత శక్తి-సమర్థవంతమైన ఆప్టికల్ కమ్యూనికేషన్‌ను ప్రారంభిస్తుంది.
క్యారియర్ అణిచివేసిన సిలికాన్ ఐక్యూ మాడ్యులేటర్ అద్భుతమైన పనితీరును ప్రదర్శిస్తుంది, డేటా ట్రాన్స్మిషన్ రేటు 150 GB/s వరకు 20% SD-FEC పరిస్థితులలో. గెసి ఈమ్ ఆధారంగా దీని కాంపాక్ట్ 3-ఆర్మ్ నిర్మాణం పాదముద్ర, శక్తి సామర్థ్యం మరియు డిజైన్ సరళత పరంగా గణనీయమైన ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంది. ఈ మాడ్యులేటర్ ఆప్టికల్ క్యారియర్‌ను అణచివేయడానికి లేదా సర్దుబాటు చేసే సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంది మరియు మల్టీ లైన్ కాంపాక్ట్ పొందికైన ట్రాన్స్‌సీవర్‌ల కోసం పొందికైన డిటెక్షన్ మరియు క్రామెర్ క్రోనిగ్ (కెకె) డిటెక్షన్ స్కీమ్‌లతో అనుసంధానించబడుతుంది. డేటా సెంటర్లు మరియు ఇతర రంగాలలో అధిక-సామర్థ్యం గల డేటా కమ్యూనికేషన్ కోసం పెరుగుతున్న డిమాండ్‌ను తీర్చడానికి ప్రదర్శించిన విజయాలు అత్యంత సమగ్ర మరియు సమర్థవంతమైన ఆప్టికల్ ట్రాన్స్‌సీవర్ల యొక్క సాక్షాత్కారాన్ని పెంచుతాయి.