Ang pinakabag-o nga ultra-high extinction ratio electro-optic modulator

Ang pinakabag-oultra-high extinction ratio electro-optic modulator

Ang on-chip electro-optical modulators (silicon-based, triquinoid, thin film lithium niobate, ug uban pa) adunay mga bentaha sa compactness, high speed ug ubos nga konsumo sa kuryente, apan aduna pa'y dagkong mga hagit aron makab-ot ang dinamikong intensity modulation nga adunay ultra-high extinction ratio. Bag-ohay lang, ang mga tigdukiduki sa usa ka hiniusa nga panukiduki nga Center alang sa Fiber Optic Sensing sa usa ka unibersidad sa China nakahimo usa ka dakong kalampusan sa natad sa ultra-high extinction ratio electro-optical modulators sa mga substrate sa silicon. Pinasukad sa taas nga pagkasunud nga istruktura sa optical filter, ang on-chip siliconelectro-optic modulatornga adunay pagkapuo nga ratio hangtod sa 68 dB natuman sa unang higayon. Ang gidak-on ug konsumo sa kuryente duha ka order sa kadako nga mas gamay kaysa sa tradisyonalAOM modulator, ug ang posibilidad sa aplikasyon sa aparato gipamatud-an sa sistema sa DAS sa laboratoryo.

Figure 1 Schematic diagram sa test device alang sa ultrataas nga ratio sa pagkapuo nga electro-optic modulator

Ang gibase sa siliconelectro-optical modulatorbase sa gidugtong nga microring filter nga gambalay susama sa klasikal nga electrical filter. Nakab-ot sa electro-optic modulator ang flat bandpass filtering ug taas nga out-of-band rejection ratio (>60 dB) pinaagi sa serye nga pagdugtong sa upat ka silicon-based microring resonator. Sa tabang sa usa ka Pin-type nga electro-optical phase shifter sa matag microring, ang transmittance spectrum sa modulator mahimong mabag-o pag-ayo sa usa ka mubu nga gigamit nga boltahe (<1.5 V). Ang taas nga out of band rejection ratio inubanan sa titip nga filter roll-down nga kinaiya makapahimo sa intensity sa input light duol sa resonant wavelength nga modulated nga adunay dako kaayo nga contrast, nga maayo kaayo sa produksyon sa ultra-high extinction ratio light pulses.

Aron mapamatud-an ang kapabilidad sa modulasyon sa electro-optic modulator, una nga gipakita sa team ang pagbag-o sa transmittance sa aparato nga adunay DC boltahe sa operating wavelength. Makita nga pagkahuman sa 1 V, ang transmittance mikunhod pag-ayo sa 60 dB. Tungod sa limitasyon sa naandan nga oscilloscope nga pamaagi sa obserbasyon, ang research team nagsagop sa self-heterodyne interference measurement method, ug naggamit sa dako nga dinamikong range sa spectrometer aron mailhan ang ultra-high dynamic extinction ratio sa modulator atol sa pulse modulation. Ang mga resulta sa eksperimento nagpakita nga ang output light pulse sa modulator adunay extinction ratio nga hangtod sa 68 dB, ug ang extinction ratio nga labaw pa sa 65 dB duol sa pipila ka resonant wavelength positions. Pagkahuman sa detalyado nga kalkulasyon, ang aktwal nga boltahe sa RF drive nga gikarga sa elektrod mga 1 V, ug ang konsumo sa kuryente sa modulasyon 3.6 mW lamang, nga duha ka mga order nga magnitude nga mas gamay kaysa sa naandan nga konsumo sa kuryente sa AOM modulator.

Ang aplikasyon sa Silicon based electro-optic modulator sa DAS system mahimong magamit sa usa ka direkta nga detection DAS system pinaagi sa pagputos sa on-chip modulator. Lahi sa kinatibuk-ang local-signal heterodyne interferometry, ang demodulation mode sa dili balanse nga Michelson interferometry gisagop niini nga sistema, aron ang optical frequency shift effect sa modulator dili gikinahanglan. Ang mga pagbag-o sa hugna tungod sa sinusoidal nga mga signal sa vibration malampuson nga gipahiuli pinaagi sa demodulation sa Rayleigh nga nagkatag nga mga signal sa 3 ka channel gamit ang conventional IQ demodulation algorithm. Ang mga resulta nagpakita nga ang SNR mga 56 dB. Ang pag-apod-apod sa power spectral density sa tibuok nga gitas-on sa sensor fiber sa range sa signal frequency ± 100 Hz dugang nga gisusi. Gawas sa prominenteng signal sa posisyon ug frequency sa vibration, naobserbahan nga adunay pipila ka mga power spectral density nga mga tubag sa ubang mga spatial nga lokasyon. Ang kasaba sa crosstalk sa sakup nga ± 10 Hz ug sa gawas sa posisyon sa vibration gi-average sa gitas-on sa fiber, ug ang kasagaran nga SNR sa wanang dili moubos sa 33 dB.

Hulagway 2

usa ka Schematic diagram sa optical fiber nga gipang-apod-apod nga acoustic sensing system.

b Demodulated signal gahum spectral density.

c, d mga frequency sa vibration duol sa power spectral density distribution ubay sa sensing fiber.

Kini nga pagtuon mao ang una nga nakab-ot ang usa ka electro-optical modulator sa silicon nga adunay usa ka ultra-high extinction ratio (68 dB), ug malampuson nga gigamit sa mga sistema sa DAS, ug ang epekto sa paggamit sa komersyal nga AOM modulator hapit kaayo, ug ang gidak-on ug konsumo sa kuryente duha ka mga order sa kadako nga mas gamay kaysa sa ulahi, nga gilauman nga adunay hinungdan nga papel sa sunod nga henerasyon sa mga miniaturized, low-power nga mga sistema sa fiber. Dugang pa, ang CMOS nga dako-dako nga proseso sa paghimo ug on-chip integration nga kapabilidad sa silicon-basedoptoelectronic nga mga himanmakapauswag pag-ayo sa pagpalambo sa usa ka bag-ong henerasyon sa mubu nga gasto, multi-device monolithic integrated modules base sa-chip distributed fiber sensing systems.