नवीनतमअत्यंत उच्च विलोपन गुणोत्तर इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटर
ऑन-चिप इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल मॉड्युलेटर्स (सिलिकॉन-आधारित, ट्रायक्विनॉइड, थिन फिल्म लिथियम नायोबाइट, इत्यादी) हे सुटसुटीतपणा, उच्च गती आणि कमी वीज वापराचे फायदे देतात, परंतु अल्ट्रा-हाय एक्सटिंक्शन रेशोसह डायनॅमिक इंटेन्सिटी मॉड्युलेशन साध्य करण्यात अजूनही मोठी आव्हाने आहेत. अलीकडेच, एका चीनी विद्यापीठातील फायबर ऑप्टिक सेन्सिंगसाठीच्या संयुक्त संशोधन केंद्रातील संशोधकांनी सिलिकॉन सबस्ट्रेट्सवरील अल्ट्रा-हाय एक्सटिंक्शन रेशो इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल मॉड्युलेटर्सच्या क्षेत्रात एक मोठे यश मिळवले आहे. उच्च-श्रेणीच्या ऑप्टिकल फिल्टर संरचनेवर आधारित, ऑन-चिप सिलिकॉनइलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटर६८ डीबी पर्यंतचा एक्सटिंक्शन रेशो प्रथमच साकारण्यात आला आहे. याचा आकार आणि वीज वापर पारंपरिक उपकरणांपेक्षा दोन पटीने लहान आहे.एओएम मॉड्युलेटरआणि प्रयोगशाळेतील DAS प्रणालीमध्ये उपकरणाच्या वापराची व्यवहार्यता तपासली जाते.
आकृती १ अल्ट्रासाठी चाचणी उपकरणाची योजनाबद्ध आकृतीउच्च विलोपन गुणोत्तर इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटर
सिलिकॉन-आधारितइलेक्ट्रो-ऑप्टिकल मॉड्युलेटरजोडलेल्या मायक्रोरिंग फिल्टर संरचनेवर आधारित हे क्लासिकल इलेक्ट्रिकल फिल्टरसारखेच आहे. हा इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटर चार सिलिकॉन-आधारित मायक्रोरिंग रेझोनेटर्सच्या सिरीज कपलिंगद्वारे फ्लॅट बँडपास फिल्टरिंग आणि उच्च आउट-ऑफ-बँड रिजेक्शन रेशो (>60 dB) साध्य करतो. प्रत्येक मायक्रोरिंगमधील पिन-प्रकारच्या इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल फेज शिफ्टरच्या मदतीने, कमी लागू व्होल्टेजवर (<1.5 V) मॉड्युलेटरचा ट्रान्समिटन्स स्पेक्ट्रम लक्षणीयरीत्या बदलला जाऊ शकतो. उच्च आउट-ऑफ-बँड रिजेक्शन रेशो आणि तीव्र फिल्टर रोल-डाउन वैशिष्ट्यामुळे रेझोनंट वेव्हलेंथजवळील इनपुट प्रकाशाची तीव्रता खूप मोठ्या कॉन्ट्रास्टसह मॉड्युलेट करणे शक्य होते, जे अल्ट्रा-हाय एक्सटिंक्शन रेशो असलेल्या प्रकाश स्पंदांच्या निर्मितीसाठी अत्यंत अनुकूल आहे.
इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटरच्या मॉड्युलेशन क्षमतेची पडताळणी करण्यासाठी, संघाने प्रथम ऑपरेटिंग वेव्हलेंथवर डीसी व्होल्टेजनुसार डिव्हाइसच्या ट्रान्समिटन्समध्ये होणारा बदल प्रदर्शित केला. असे दिसून येते की १ व्होल्टनंतर, ट्रान्समिटन्स ६० डेसिबलने वेगाने कमी होतो. पारंपरिक ऑसिलोस्कोप निरीक्षण पद्धतींच्या मर्यादेमुळे, संशोधन संघाने सेल्फ-हेटेरोडाइन इंटरफेरन्स मापन पद्धतीचा अवलंब केला आणि पल्स मॉड्युलेशन दरम्यान मॉड्युलेटरच्या अति-उच्च डायनॅमिक एक्सटिंक्शन रेशोचे वैशिष्ट्य दर्शवण्यासाठी स्पेक्ट्रोमीटरच्या मोठ्या डायनॅमिक रेंजचा वापर केला. प्रायोगिक परिणाम दर्शवतात की मॉड्युलेटरच्या आउटपुट लाइट पल्सचा एक्सटिंक्शन रेशो ६८ डेसिबलपर्यंत आहे आणि अनेक रेझोनंट वेव्हलेंथ पोझिशन्सजवळ तो ६५ डेसिबलपेक्षा जास्त आहे. सविस्तर गणनेनंतर, इलेक्ट्रोडवर लोड केलेला प्रत्यक्ष आरएफ ड्राइव्ह व्होल्टेज सुमारे १ व्होल्ट आहे आणि मॉड्युलेशन पॉवरचा वापर केवळ ३.६ मिलिवॅट आहे, जो पारंपरिक एओएम मॉड्युलेटरच्या पॉवर वापरापेक्षा दोन पटीने कमी आहे.
डीएएस प्रणालीमध्ये सिलिकॉन-आधारित इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्युलेटरचा वापर ऑन-चिप मॉड्युलेटर पॅकेज करून थेट डिटेक्शन डीएएस प्रणालीमध्ये केला जाऊ शकतो. सामान्य लोकल-सिग्नल हेटेरोडाइन इंटरफेरोमेट्रीपेक्षा वेगळे, या प्रणालीमध्ये नॉन-बॅलन्स्ड मायकेलसन इंटरफेरोमेट्रीची डिमॉड्युलेशन पद्धत वापरली जाते, ज्यामुळे मॉड्युलेटरच्या ऑप्टिकल फ्रिक्वेन्सी शिफ्ट परिणामाची आवश्यकता नसते. साइनोसाइडल कंपन सिग्नलमुळे होणारे फेज बदल, पारंपरिक आयक्यू डिमॉड्युलेशन अल्गोरिदम वापरून ३ चॅनेलच्या रेले स्कॅटर्ड सिग्नलच्या डिमॉड्युलेशनद्वारे यशस्वीरित्या पुनर्संचयित केले जातात. परिणामांनुसार एसएनआर सुमारे ५६ डीबी आहे. सिग्नल फ्रिक्वेन्सी ±१०० हर्ट्झच्या श्रेणीमध्ये सेन्सर फायबरच्या संपूर्ण लांबीवर पॉवर स्पेक्ट्रल डेन्सिटीच्या वितरणाचा अधिक तपास केला जातो. कंपनाच्या ठिकाणी आणि फ्रिक्वेन्सीवर प्रमुख सिग्नल व्यतिरिक्त, इतर अवकाशीय ठिकाणीही काही प्रमाणात पॉवर स्पेक्ट्रल डेन्सिटी प्रतिसाद असल्याचे दिसून येते. ±१० हर्ट्झच्या श्रेणीतील आणि कंपनाच्या ठिकाणाबाहेरील क्रॉसटॉक नॉईज फायबरच्या लांबीनुसार सरासरी काढला जातो आणि अवकाशातील सरासरी एसएनआर ३३ डीबी पेक्षा कमी नाही.
आकृती २
ऑप्टिकल फायबर वितरित ध्वनिक संवेदन प्रणालीचा योजनाबद्ध आकृती.
b डिमॉड्युलेटेड सिग्नलची पॉवर स्पेक्ट्रल डेन्सिटी.
सेन्सिंग फायबरच्या बाजूने पॉवर स्पेक्ट्रल डेन्सिटी वितरणाजवळील c, d कंपन वारंवारता.
हा अभ्यास सिलिकॉनवर अत्यंत उच्च एक्सटिंक्शन रेशो (68 dB) असलेला इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल मॉड्युलेटर साध्य करणारा पहिला अभ्यास आहे, आणि तो DAS प्रणालींमध्ये यशस्वीरित्या लागू करण्यात आला आहे. याचा परिणाम व्यावसायिक AOM मॉड्युलेटरच्या वापराशी खूप मिळताजुळता आहे, तसेच त्याचा आकार आणि वीज वापर त्याच्या तुलनेत दोन पटीने कमी आहे, ज्यामुळे पुढील पिढीच्या सूक्ष्म, कमी-ऊर्जा वापरणाऱ्या वितरित फायबर सेन्सिंग प्रणालींमध्ये तो महत्त्वाची भूमिका बजावेल अशी अपेक्षा आहे. याव्यतिरिक्त, सिलिकॉन-आधारित CMOS मोठ्या प्रमाणावरील उत्पादन प्रक्रिया आणि ऑन-चिप एकीकरण क्षमता हे त्याचे वैशिष्ट्य आहे.ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणेऑन-चिप वितरित फायबर सेन्सिंग प्रणालीवर आधारित कमी किमतीच्या, बहु-उपकरण एकात्मिक मॉड्यूलच्या नवीन पिढीच्या विकासाला मोठ्या प्रमाणात चालना देऊ शकते.
पोस्ट करण्याची वेळ: १८ मार्च २०२५