తాజా అల్ట్రా-హై ఎక్స్‌టింక్షన్ రేషియో ఎలక్ట్రో-ఆప్టిక్ మాడ్యులేటర్

తాజాదిఅల్ట్రా-హై ఎక్స్టింక్షన్ రేషియో ఎలక్ట్రో-ఆప్టిక్ మాడ్యులేటర్

ఆన్-చిప్ ఎలక్ట్రో-ఆప్టికల్ మాడ్యులేటర్లు (సిలికాన్-ఆధారిత, ట్రైక్వినాయిడ్, సన్నని ఫిల్మ్ లిథియం నియోబేట్, మొదలైనవి) కాంపాక్ట్‌నెస్, అధిక వేగం మరియు తక్కువ విద్యుత్ వినియోగం వంటి ప్రయోజనాలను కలిగి ఉన్నాయి, అయితే అల్ట్రా-హై ఎక్స్‌టింక్షన్ రేషియోతో డైనమిక్ ఇంటెన్సిటీ మాడ్యులేషన్‌ను సాధించడానికి ఇప్పటికీ గొప్ప సవాళ్లు ఉన్నాయి. ఇటీవల, చైనీస్ విశ్వవిద్యాలయంలోని ఫైబర్ ఆప్టిక్ సెన్సింగ్ కోసం ఉమ్మడి పరిశోధనా కేంద్రం పరిశోధకులు సిలికాన్ సబ్‌స్ట్రేట్‌లపై అల్ట్రా-హై ఎక్స్‌టింక్షన్ రేషియో ఎలక్ట్రో-ఆప్టికల్ మాడ్యులేటర్‌ల రంగంలో ఒక ప్రధాన పురోగతిని సాధించారు. హై ఆర్డర్ ఆప్టికల్ ఫిల్టర్ నిర్మాణం ఆధారంగా, ఆన్-చిప్ సిలికాన్ఎలక్ట్రో-ఆప్టిక్ మాడ్యులేటర్68 dB వరకు విలుప్త నిష్పత్తితో మొదటిసారిగా గ్రహించబడింది. పరిమాణం మరియు విద్యుత్ వినియోగం సాంప్రదాయక కంటే రెండు ఆర్డర్‌ల పరిమాణం తక్కువగా ఉన్నాయి.AOM మాడ్యులేటర్, మరియు పరికరం యొక్క అప్లికేషన్ సాధ్యాసాధ్యాలను ప్రయోగశాల DAS వ్యవస్థలో ధృవీకరించబడుతుంది.

చిత్రం 1 అల్ట్రా కోసం పరీక్ష పరికరం యొక్క స్కీమాటిక్ రేఖాచిత్రంఅధిక విలుప్త నిష్పత్తి ఎలక్ట్రో-ఆప్టిక్ మాడ్యులేటర్

సిలికాన్ ఆధారితఎలక్ట్రో-ఆప్టికల్ మాడ్యులేటర్కపుల్డ్ మైక్రోరింగ్ ఫిల్టర్ నిర్మాణం ఆధారంగా క్లాసికల్ ఎలక్ట్రికల్ ఫిల్టర్‌ను పోలి ఉంటుంది. ఎలక్ట్రో-ఆప్టిక్ మాడ్యులేటర్ నాలుగు సిలికాన్-ఆధారిత మైక్రోరింగ్ రెసొనేటర్‌ల సిరీస్ కప్లింగ్ ద్వారా ఫ్లాట్ బ్యాండ్‌పాస్ ఫిల్టరింగ్ మరియు అధిక అవుట్-ఆఫ్-బ్యాండ్ రిజెక్షన్ రేషియో (>60 dB) ను సాధిస్తుంది. ప్రతి మైక్రోరింగ్‌లోని పిన్-టైప్ ఎలక్ట్రో-ఆప్టికల్ ఫేజ్ షిఫ్టర్ సహాయంతో, మాడ్యులేటర్ యొక్క ట్రాన్స్‌మిటెన్స్ స్పెక్ట్రమ్‌ను తక్కువ అప్లైడ్ వోల్టేజ్ (<1.5 V) వద్ద గణనీయంగా మార్చవచ్చు. నిటారుగా ఉన్న ఫిల్టర్ రోల్-డౌన్ లక్షణంతో కలిపి అధిక అవుట్ ఆఫ్ బ్యాండ్ రిజెక్షన్ నిష్పత్తి ప్రతిధ్వని తరంగదైర్ఘ్యం దగ్గర ఇన్‌పుట్ లైట్ యొక్క తీవ్రతను చాలా పెద్ద కాంట్రాస్ట్‌తో మాడ్యులేట్ చేయడానికి వీలు కల్పిస్తుంది, ఇది అల్ట్రా-హై ఎక్స్‌టింక్షన్ రేషియో లైట్ పల్స్‌ల ఉత్పత్తికి చాలా అనుకూలంగా ఉంటుంది.

ఎలక్ట్రో-ఆప్టిక్ మాడ్యులేటర్ యొక్క మాడ్యులేషన్ సామర్థ్యాన్ని ధృవీకరించడానికి, బృందం మొదట ఆపరేటింగ్ తరంగదైర్ఘ్యం వద్ద DC వోల్టేజ్‌తో పరికరం యొక్క ట్రాన్స్మిటెన్స్ యొక్క వైవిధ్యాన్ని ప్రదర్శించింది. 1 V తర్వాత, ట్రాన్స్మిటెన్స్ 60 dB కంటే ఎక్కువగా పడిపోతుందని చూడవచ్చు. సాంప్రదాయ ఓసిల్లోస్కోప్ పరిశీలన పద్ధతుల పరిమితి కారణంగా, పరిశోధనా బృందం స్వీయ-హెటెరోడైన్ జోక్యం కొలత పద్ధతిని అవలంబిస్తుంది మరియు పల్స్ మాడ్యులేషన్ సమయంలో మాడ్యులేటర్ యొక్క అల్ట్రా-హై డైనమిక్ ఎక్స్టింక్షన్ నిష్పత్తిని వర్గీకరించడానికి స్పెక్ట్రోమీటర్ యొక్క పెద్ద డైనమిక్ పరిధిని ఉపయోగిస్తుంది. మాడ్యులేటర్ యొక్క అవుట్‌పుట్ లైట్ పల్స్ 68 dB వరకు ఎక్స్టింక్షన్ నిష్పత్తిని కలిగి ఉందని మరియు అనేక ప్రతిధ్వని తరంగదైర్ఘ్య స్థానాల దగ్గర 65 dB కంటే ఎక్కువ ఎక్స్టింక్షన్ నిష్పత్తిని కలిగి ఉందని ప్రయోగాత్మక ఫలితాలు చూపిస్తున్నాయి. వివరణాత్మక గణన తర్వాత, ఎలక్ట్రోడ్‌కు లోడ్ చేయబడిన వాస్తవ RF డ్రైవ్ వోల్టేజ్ సుమారు 1 V, మరియు మాడ్యులేషన్ పవర్ వినియోగం కేవలం 3.6 mW, ఇది సాంప్రదాయ AOM మాడ్యులేటర్ పవర్ వినియోగం కంటే రెండు ఆర్డర్‌ల పరిమాణం తక్కువగా ఉంటుంది.

DAS వ్యవస్థలో సిలికాన్ ఆధారిత ఎలక్ట్రో-ఆప్టిక్ మాడ్యులేటర్ యొక్క అప్లికేషన్‌ను ఆన్-చిప్ మాడ్యులేటర్‌ను ప్యాకేజింగ్ చేయడం ద్వారా డైరెక్ట్ డిటెక్షన్ DAS సిస్టమ్‌కు అన్వయించవచ్చు. సాధారణ లోకల్-సిగ్నల్ హెటెరోడైన్ ఇంటర్‌ఫెరోమెట్రీకి భిన్నంగా, ఈ వ్యవస్థలో నాన్-బ్యాలెన్స్డ్ మైఖేల్సన్ ఇంటర్‌ఫెరోమెట్రీ యొక్క డీమోడ్యులేషన్ మోడ్ అవలంబించబడింది, తద్వారా మాడ్యులేటర్ యొక్క ఆప్టికల్ ఫ్రీక్వెన్సీ షిఫ్ట్ ప్రభావం అవసరం లేదు. సాంప్రదాయ IQ డీమోడ్యులేషన్ అల్గోరిథం ఉపయోగించి 3 ఛానెల్‌ల రేలీ చెల్లాచెదురుగా ఉన్న సిగ్నల్‌ల డీమోడ్యులేషన్ ద్వారా సైనూసోయిడల్ వైబ్రేషన్ సిగ్నల్‌ల వల్ల కలిగే దశ మార్పులు విజయవంతంగా పునరుద్ధరించబడతాయి. ఫలితాలు SNR దాదాపు 56 dB అని చూపిస్తున్నాయి. సిగ్నల్ ఫ్రీక్వెన్సీ ±100 Hz పరిధిలో సెన్సార్ ఫైబర్ యొక్క మొత్తం పొడవునా పవర్ స్పెక్ట్రల్ సాంద్రత పంపిణీని మరింత పరిశోధించారు. వైబ్రేషన్ స్థానం మరియు ఫ్రీక్వెన్సీ వద్ద ప్రముఖ సిగ్నల్‌తో పాటు, ఇతర ప్రాదేశిక స్థానాల్లో నిర్దిష్ట పవర్ స్పెక్ట్రల్ సాంద్రత ప్రతిస్పందనలు ఉన్నాయని గమనించబడింది. ±10 Hz పరిధిలో మరియు వైబ్రేషన్ స్థానం వెలుపల ఉన్న క్రాస్‌స్టాక్ శబ్దం ఫైబర్ పొడవునా సగటున ఉంటుంది మరియు అంతరిక్షంలో సగటు SNR 33 dB కంటే తక్కువ కాదు.

చిత్రం 2

ఆప్టికల్ ఫైబర్ డిస్ట్రిబ్యూటెడ్ అకౌస్టిక్ సెన్సింగ్ సిస్టమ్ యొక్క స్కీమాటిక్ రేఖాచిత్రం.

b డీమోడ్యులేటెడ్ సిగ్నల్ పవర్ స్పెక్ట్రల్ డెన్సిటీ.

సెన్సింగ్ ఫైబర్ వెంట పవర్ స్పెక్ట్రల్ డెన్సిటీ డిస్ట్రిబ్యూషన్ దగ్గర c, d వైబ్రేషన్ ఫ్రీక్వెన్సీలు.

ఈ అధ్యయనం అల్ట్రా-హై ఎక్స్‌టింక్షన్ రేషియో (68 dB) తో సిలికాన్‌పై ఎలక్ట్రో-ఆప్టికల్ మాడ్యులేటర్‌ను సాధించిన మొదటి అధ్యయనం, మరియు దీనిని DAS వ్యవస్థలకు విజయవంతంగా వర్తింపజేసింది, మరియు వాణిజ్య AOM మాడ్యులేటర్‌ను ఉపయోగించడం యొక్క ప్రభావం చాలా దగ్గరగా ఉంటుంది మరియు పరిమాణం మరియు విద్యుత్ వినియోగం తరువాతి తరం కంటే రెండు ఆర్డర్‌ల పరిమాణం తక్కువగా ఉంటుంది, ఇది తదుపరి తరం సూక్ష్మీకరించబడిన, తక్కువ-శక్తి పంపిణీ చేయబడిన ఫైబర్ సెన్సింగ్ వ్యవస్థలలో కీలక పాత్ర పోషిస్తుందని భావిస్తున్నారు. అదనంగా, CMOS పెద్ద-స్థాయి తయారీ ప్రక్రియ మరియు సిలికాన్-ఆధారిత ఆన్-చిప్ ఇంటిగ్రేషన్ సామర్థ్యంఆప్టోఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలుతక్కువ-ధర, బహుళ-పరికర మోనోలిథిక్ ఇంటిగ్రేటెడ్ మాడ్యూల్స్ ఆధారిత ఆన్-చిప్ డిస్ట్రిబ్యూటెడ్ ఫైబర్ సెన్సింగ్ సిస్టమ్‌ల కొత్త తరం అభివృద్ధిని బాగా ప్రోత్సహించగలదు.