नवीनतम अल्ट्रा-हाय एक्स्टिंशन रेशो इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटर

नवीनतमअल्ट्रा-हाय एक्स्टिन्यूशन रेशो इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटर

ऑन-चिप इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल मॉड्युलेटर (सिलिकॉन-आधारित, ट्रायक्विनॉइड, थिन फिल्म लिथियम निओबेट, इ.) मध्ये कॉम्पॅक्टनेस, हाय स्पीड आणि कमी पॉवर वापराचे फायदे आहेत, परंतु अल्ट्रा-हाय एक्स्टिनेशन रेशोसह डायनॅमिक इंटेन्सिटी मॉड्युलेशन साध्य करण्यासाठी अजूनही मोठी आव्हाने आहेत. अलीकडेच, एका चिनी विद्यापीठातील संयुक्त संशोधन केंद्रातील फायबर ऑप्टिक सेन्सिंगमधील संशोधकांनी सिलिकॉन सब्सट्रेट्सवरील अल्ट्रा-हाय एक्स्टिनेशन रेशो इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल मॉड्युलेटरच्या क्षेत्रात एक मोठी प्रगती केली आहे. हाय ऑर्डर ऑप्टिकल फिल्टर स्ट्रक्चरवर आधारित, ऑन-चिप सिलिकॉनइलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटर६८ डीबी पर्यंतच्या विलुप्त होण्याच्या प्रमाणासह प्रथमच हे प्रत्यक्षात आले आहे. आकार आणि वीज वापर पारंपारिक पेक्षा दोन ऑर्डर कमी आहे.एओएम मॉड्युलेटर, आणि उपकरणाच्या वापराची व्यवहार्यता प्रयोगशाळेतील DAS प्रणालीमध्ये पडताळली जाते.

आकृती १ अल्ट्रासाठी चाचणी उपकरणाचा योजनाबद्ध आकृतीउच्च विलुप्तता प्रमाण इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटर

सिलिकॉन-आधारितइलेक्ट्रो-ऑप्टिकल मॉड्युलेटरजोडलेल्या मायक्रोरिंग फिल्टरच्या रचनेवर आधारित हे क्लासिकल इलेक्ट्रिकल फिल्टरसारखेच आहे. इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटर चार सिलिकॉन-आधारित मायक्रोरिंग रेझोनेटर्सच्या सिरीज कपलिंगद्वारे फ्लॅट बँडपास फिल्टरिंग आणि उच्च आउट-ऑफ-बँड रिजेक्शन रेशो (>60 dB) प्राप्त करतो. प्रत्येक मायक्रोरिंगमध्ये पिन-टाइप इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल फेज शिफ्टरच्या मदतीने, मॉड्युलेटरचा ट्रान्समिटन्स स्पेक्ट्रम कमी लागू व्होल्टेजवर (<1.5 V) लक्षणीयरीत्या बदलता येतो. स्टीप फिल्टर रोल-डाउन वैशिष्ट्यासह एकत्रित केलेले उच्च आउट-ऑफ-बँड रिजेक्शन रेशो रेझोनंट तरंगलांबीच्या जवळील इनपुट लाइटची तीव्रता खूप मोठ्या कॉन्ट्रास्टसह मॉड्युलेट करण्यास सक्षम करते, जे अल्ट्रा-हाय एक्स्टिनेशन रेशो लाइट पल्सच्या उत्पादनासाठी खूप अनुकूल आहे.

इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटरची मॉड्युलेशन क्षमता पडताळण्यासाठी, टीमने प्रथम ऑपरेटिंग वेव्हलेंथवर डीसी व्होल्टेजसह डिव्हाइसच्या ट्रान्समिटन्समधील फरक दाखवला. असे दिसून येते की 1 V नंतर, ट्रान्समिटन्स 60 dB पेक्षा झपाट्याने कमी होतो. पारंपारिक ऑसिलोस्कोप निरीक्षण पद्धतींच्या मर्यादेमुळे, संशोधन टीम सेल्फ-हेटेरोडायन इंटरफेरन्स मापन पद्धत स्वीकारते आणि पल्स मॉड्युलेशन दरम्यान मॉड्युलेटरच्या अल्ट्रा-हाय डायनॅमिक एक्स्टिनेशन रेशोचे वैशिष्ट्यीकृत करण्यासाठी स्पेक्ट्रोमीटरच्या मोठ्या डायनॅमिक रेंजचा वापर करते. प्रायोगिक निकालांवरून असे दिसून येते की मॉड्युलेटरच्या आउटपुट लाईट पल्समध्ये एक्स्टिनेशन रेशो 68 dB पर्यंत असतो आणि अनेक रेझोनंट वेव्हलेंथ पोझिशन्सजवळ एक्स्टिनेशन रेशो 65 dB पेक्षा जास्त असतो. तपशीलवार गणना केल्यानंतर, इलेक्ट्रोडवर लोड केलेला वास्तविक RF ड्राइव्ह व्होल्टेज सुमारे 1 V आहे आणि मॉड्युलेशन पॉवर वापर फक्त 3.6 mW आहे, जो पारंपारिक AOM मॉड्युलेटर पॉवर वापरापेक्षा दोन ऑर्डर कमी आहे.

डीएएस सिस्टीममध्ये सिलिकॉन आधारित इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटरचा वापर ऑन-चिप मॉड्युलेटर पॅकेज करून थेट शोध डीएएस सिस्टीमवर केला जाऊ शकतो. सामान्य स्थानिक-सिग्नल हेटरोडाइन इंटरफेरोमेट्रीपेक्षा वेगळा, या सिस्टीममध्ये नॉन-बॅलेन्स्ड मायकेलसन इंटरफेरोमेट्रीचा डिमॉड्युलेशन मोड स्वीकारला जातो, जेणेकरून मॉड्युलेटरचा ऑप्टिकल फ्रिक्वेन्सी शिफ्ट इफेक्ट आवश्यक नाही. पारंपारिक आयक्यू डिमॉड्युलेशन अल्गोरिदम वापरून 3 चॅनेलच्या रेले स्कॅटर्ड सिग्नलच्या डिमॉड्युलेशनद्वारे साइनसॉइडल कंपन सिग्नलमुळे होणारे फेज बदल यशस्वीरित्या पुनर्संचयित केले जातात. परिणाम दर्शवितात की एसएनआर सुमारे 56 डीबी आहे. सिग्नल फ्रिक्वेन्सी ±100 हर्ट्झच्या श्रेणीमध्ये सेन्सर फायबरच्या संपूर्ण लांबीसह पॉवर स्पेक्ट्रल घनतेचे वितरण अधिक तपासले जाते. कंपन स्थिती आणि फ्रिक्वेन्सीवर प्रमुख सिग्नल व्यतिरिक्त, असे आढळून आले आहे की इतर स्थानिक ठिकाणी काही पॉवर स्पेक्ट्रल घनता प्रतिसाद आहेत. ±10 हर्ट्झच्या श्रेणीतील आणि कंपन स्थितीच्या बाहेरील क्रॉसस्टॉक आवाज फायबरच्या लांबीसह सरासरी केला जातो आणि अवकाशात सरासरी एसएनआर 33 डीबीपेक्षा कमी नाही.

आकृती २

ऑप्टिकल फायबर वितरित ध्वनिक संवेदन प्रणालीचा एक योजनाबद्ध आकृती.

b डिमॉड्युलेटेड सिग्नल पॉवर स्पेक्ट्रल घनता.

सेन्सिंग फायबरच्या बाजूने पॉवर स्पेक्ट्रल घनता वितरणाजवळ c, d कंपन फ्रिक्वेन्सी.

हा अभ्यास अल्ट्रा-हाय एक्स्टिनशन रेशो (68 dB) असलेल्या सिलिकॉनवर इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल मॉड्युलेटर साध्य करणारा पहिला अभ्यास आहे, आणि DAS सिस्टीमवर यशस्वीरित्या लागू केला गेला आहे, आणि व्यावसायिक AOM मॉड्युलेटर वापरण्याचा परिणाम खूप जवळचा आहे, आणि आकार आणि वीज वापर नंतरच्यापेक्षा दोन ऑर्डर लहान आहे, जो पुढील पिढीच्या लघु, कमी-शक्तीच्या वितरित फायबर सेन्सिंग सिस्टममध्ये महत्त्वाची भूमिका बजावेल अशी अपेक्षा आहे. याव्यतिरिक्त, CMOS मोठ्या प्रमाणात उत्पादन प्रक्रिया आणि सिलिकॉन-आधारित ऑन-चिप एकत्रीकरण क्षमताऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणेऑन-चिप वितरित फायबर सेन्सिंग सिस्टमवर आधारित कमी किमतीच्या, मल्टी-डिव्हाइस मोनोलिथिक इंटिग्रेटेड मॉड्यूल्सच्या नवीन पिढीच्या विकासाला मोठ्या प्रमाणात प्रोत्साहन देऊ शकते.