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

Ang pinakabag-oultra-taas nga extinction ratio electro-optic modulator

Ang mga on-chip electro-optical modulator (silicon-based, triquinoid, thin film lithium niobate, ug uban pa) adunay mga bentaha sa pagka-compact, taas nga speed ug ubos nga power consumption, apan aduna gihapoy dagkong mga hagit aron makab-ot ang dynamic intensity modulation nga adunay ultra-high extinction ratio. Bag-ohay lang, ang mga tigdukiduki sa usa ka joint research Center for Fiber Optic Sensing sa usa ka unibersidad sa China nakahimo og dakong kalampusan sa natad sa ultra-high extinction ratio electro-optical modulators sa silicon substrates. Base sa high order optical filter structure, ang on-chip siliconmodulator sa elektro-optikonga adunay extinction ratio nga hangtod sa 68 dB ang natuman sa unang higayon. Ang gidak-on ug konsumo sa kuryente duha ka order sa magnitude nga mas gamay kaysa sa tradisyonalModulator sa AOM, ug ang kaepektibo sa aplikasyon sa aparato napamatud-an sa sistema sa DAS sa laboratoryo.

Hulagway 1 Eskematikong dayagram sa aparato sa pagsulay para sa ultrataas nga extinction ratio electro-optic modulator

Ang silicon-basedmodulator nga elektro-optikalAng istruktura sa coupled microring filter nga gibase sa coupled microring filter susama sa classical electrical filter. Ang electro-optic modulator nakab-ot ang flat bandpass filtering ug taas nga out-of-band rejection ratio (>60 dB) pinaagi sa series coupling sa upat ka silicon-based microring resonators. Uban sa tabang sa Pin-type electro-optical phase shifter sa matag microring, ang transmittance spectrum sa modulator mahimong mausab pag-ayo sa ubos nga applied voltage (<1.5 V). Ang taas nga out of band rejection ratio inubanan sa steep filter roll-down characteristic makapahimo sa intensity sa input light duol sa resonant wavelength nga ma-modulate nga adunay dako kaayong contrast, nga makatabang kaayo sa paghimo og ultra-high extinction ratio light pulses.

Aron mapamatud-an ang kapasidad sa modulasyon sa electro-optic modulator, unang gipakita sa team ang pagkalainlain sa transmittance sa device uban sa DC voltage sa operating wavelength. Makita nga human sa 1 V, ang transmittance miubos pag-ayo og sobra sa 60 dB. Tungod sa limitasyon sa naandan nga mga pamaagi sa pag-obserba sa oscilloscope, gisagop sa research team ang self-heterodyne interference measurement method, ug gigamit ang dako nga dynamic 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 sa 65 dB duol sa pipila ka resonant wavelength positions. Human sa detalyadong kalkulasyon, ang aktuwal nga RF drive voltage nga gikarga sa electrode mga 1 V, ug ang modulation power consumption kay 3.6 mW lang, nga duha ka order sa magnitude nga mas gamay kay sa naandan nga AOM modulator power consumption.

Ang aplikasyon sa Silicon-based electro-optic modulator sa DAS system mahimong magamit sa usa ka direct detection DAS system pinaagi sa pagputos sa on-chip modulator. Lahi sa kinatibuk-ang local-signal heterodyne interferometry, ang demodulation mode sa non-balanced Michelson interferometry gisagop niini nga sistema, aron ang optical frequency shift effect sa modulator dili kinahanglan. Ang mga pagbag-o sa phase nga gipahinabo sa sinusoidal vibration signals malampuson nga napahiuli pinaagi sa demodulation sa Rayleigh scattered signals sa 3 ka channels gamit ang conventional IQ demodulation algorithm. Ang mga resulta nagpakita nga ang SNR mga 56 dB. Ang distribusyon sa power spectral density sa tibuok gitas-on sa sensor fiber sa range sa signal frequency ±100 Hz dugang nga gisusi. Gawas sa prominenteng signal sa vibration position ug frequency, naobserbahan nga adunay pipila ka power spectral density responses sa ubang spatial locations. Ang crosstalk noise sa range nga ±10 Hz ug gawas sa vibration position gi-average sa gitas-on sa fiber, ug ang average SNR sa kawanangan dili moubos sa 33 dB.

Hulagway 2

usa ka eskematiko nga dayagram sa optical fiber distributed acoustic sensing system.

b Gidemodulate nga densidad sa spectral sa gahum sa signal.

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 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 order sa magnitude nga mas gamay kaysa sa ulahi, nga gilauman nga adunay hinungdanon nga papel sa sunod nga henerasyon sa miniaturized, low-power distributed fiber sensing systems. Dugang pa, ang CMOS large-scale manufacturing process ug on-chip integration capability sa silicon-basedmga aparato nga optoelektronikomakatabang pag-ayo sa pagpalambo sa usa ka bag-ong henerasyon sa barato, multi-device monolithic integrated modules nga gibase sa on-chip distributed fiber sensing systems.