Telekommunikatsiya texnologiyalari ” fakultеti 4 bosqich tt-11-18 guruh talabasi

Optik kommutatorlar va modulyatorlar


Reja

1. 
   Optik kalitlar
   
2. 
   Optik kommutatorlar
   
3. 
   Optik modulyatorlar
   

Optik kalitlar va modulyatorlar yangi avlod aloqa texnologiyalarining asosiy komponentlari hisoblanadi.
Kelajakda sekundiga terabitlik telekommunikatsiya tarmoqlari to'liq optik ishlashi kerak bo'ladi.
Hozirgi vaqtda signalni qayta yo'naltirish uchun zarur bo'lgan elektro-optik konversiyaning darbog'i. Elektr bir-biriga juda ko'p parallel ulangan ko'p yadroli kompyuter chiplari haddan tashqari ko'p quvvat sarflaydi. quvvat, chipdagi optik aloqani tobora jozibador muqobilga aylantiradi. Arzon, ishonchli, va ixcham chipdagi optik kalitlar va modulyatorlar ushbu texnologiyalar uchun asosiy shartlardir.
CMOS mosligi kremniyda ishlab chiqarishni talab qiladigan yana bir muhim muammodir III-V yarimo'tkazgichli tizimlarda va lityum niobatda katta elektro-optik koeffitsientlar ta'sir qiladi mavjud bo'lib, optik almashtirishni Beasy[ operatsiyasiga aylantiradi. Biroq, kremniyda mos keladi chiziqli bo'lmagan effektlar va sinishi indeksining o'zgarishi zaif yoki kichikdir, natijada kalitlar moyil bo'ladi juda uzun bo'lishi yoki ishlashi uchun yuqori quvvat talab qilishi [4].
Rezonansni kuchaytirishdan foydalanish yorug'likning kichikga nisbatan sezgirligini oshirish vositalaridan biridir sinishi indeksidagi o'zgarishlar mavjud [3]. Biroq, bo'shliqning rejimlaridan foydalanish kuchli tendentsiyaga ega qurilmaning tarmoqli kengligini cheklash va uni ishlab chiqarish kamchiliklariga juda sezgir qilish [10]. Sekin yorug'lik davriy tuzilmalarda, masalan, fotonik kristallarda hosil bo'ladigan rezonans effektidir. Qachon
Bragg sharti qondiriladi, tik turgan to'lqin hosil bo'ladi va qurilma yuqori aks ettiruvchi sifatida ishlaydi. oyna. Bu holatdan uzoqda, bu oyna tekisliklari tomonidan kogerent ravishda tarqalgan yorug'lik nurga xalaqit beradi kiruvchi yorug'lik, asta-sekin oldinga siljiydigan interferentsiya naqshini hosil qiladi. Bu ta'sir sifatida tanilgan sekin yorug'lik va o'tkazish qobiliyatini saqlab qolgan holda sinishi indeksining o'zgarishini kuchaytirish uchun ishlatilishi mumkin.
Chiroqni almashtirish yoki yo'nalishini o'zgartirish uchun ikkita optik yo'l yoki rejim o'rtasida faza o'zgarishi talab qilinadi, kL ¼ tenglamasi bilan qoplangan, bu erda L - kommutatsiya uzunligi va k - o'zgarish aktuator tomonidan yaratilgan ikkita yo'l/rejim orasidagi to'lqin vektori. L kamaytirish uchun, bu kichik sindirish ko'rsatkichi o'zgarishi uchun ham k katta bo'lgan qurilmani loyihalash maqsadga muvofiqdir. Bunday bir holat sekin yorug'lik hududi tomonidan ta'minlanadi
Bu erda biz ikkita sekin yorug'lik bilan yaxshilangan optik qurilmani tasvirlaymiz: optik modulyator va optic almashtirish. Modulyator 3-bo'limda tasvirlangan va simmetrik Mach-Zehnderdan iborat sekin yorug'lik dispersiyasi bilan yaratilgan fotonik kristalli to'lqin o'tkazgichlarga ega interferometr (MZI). har bir qo'l. Kommutatsiya termo-optik effekt yordamida namoyish etiladi. MZI geometriyasi tabiiy katta ish o'tkazish qobiliyatini ta'minlaydi, ammo rezonansli yaxshilanishlar buni kamaytiradi. Biroq, katta guruh indeksli tarmoqli kengligi mahsulotiga ega bo'lish uchun mo'ljallangan bo'lsa, fotonik kristalli faza almashtirgich sezilarli o'tkazish qobiliyati bo'yicha modulyatsiyani ta'minlay oladi, bu erda biz 11 nmni ko'rsatamiz. Optik 4-bo'limda tasvirlangan kalit a da bir-biriga yaqin joylashgan ikkita fotonik kristalli to'lqin o'tkazgichga asoslangan yo'nalishli bog'lovchi geometriyasi [9]. Biz avvalroq termo-optik yordamida almashtirishni ko'rsatdik 20 s vaqt shkalasi bilan ta'sir qiladi [12]. Bu erda biz erkin tashuvchi effektidan foydalanadigan shunga o'xshash kalit haqida xabar beramiz kremniyning sinishi indeksini modulyatsiya qilish uchun (qarang. [13]). Nasos-zond eksperimental qurilmasidan foydalanib, biz 3 ps [14], [15] kabi qisqa almashtirish vaqtlarini ko'rsating va biz bu vaqt bilan cheklanmaganligini ko'rsatamiz. pulsning parvoz vaqti (bu subpikosekundlik vaqt shkalasiga ega). Aksincha, kalit tarmoqli kengligi cheklangan, ya'ni tezroq almashtirish vaqti faqat qisqaroq impuls bilan ko'rsatilishi mumkin.
Ushbu impulslarni qo'llab-quvvatlash uchun ushbu qurilmada mavjud bo'lganidan ko'ra ko'proq tarmoqli kengligi talab qilinadi.
Biz ikkita turli xil qurilma geometriyasini VMZI modulatori va Veach yo'nalishi bo'yicha ulashni taqdim etamiz o'zlarining afzalliklari. MZI geometriyasi uzunlik va faza siljishi o'rtasidagi muvozanatni ta'minlaydi,
Bu kremniyda muhim bo'lib, tez ta'sirlar, masalan, tashuvchining kamayishi [16] faqat kichik ta'sir qiladi
Sinishi indeksi moduli Bragg sharti qondiriladi, doimiy to'lqin hosil bo'ladi va qurilma yuqori aks ettiruvchi rolni bajaradi. oyna. Bu holatdan uzoqda, bu oyna tekisliklari tomonidan kogerent ravishda tarqalgan yorug'lik nurga xalaqit beradi kiruvchi yorug'lik, asta-sekin oldinga siljiydigan interferentsiya naqshini hosil qiladi. Bu ta'sir sifatida tanilgan sekin yorug'lik va o'tkazish qobiliyatini saqlab qolgan holda sinishi indeksining o'zgarishini kuchaytirish uchun ishlatilishi mumkin.
Chiroqni almashtirish yoki yo'nalishini o'zgartirish uchun ikkita optik yo'l yoki rejim o'rtasida faza o'zgarishi talab qilinadi, kL ¼ tenglamasi bilan qoplangan, bu erda L - kommutatsiya uzunligi va k - o'zgarish aktuator tomonidan yaratilgan ikkita yo'l/rejim orasidagi to'lqin vektori. L kamaytirish uchun, bu kichik sindirish ko'rsatkichi o'zgarishi uchun ham k katta bo'lgan qurilmani loyihalash maqsadga muvofiqdir. Bunday bir holat sekin yorug'lik hududi tomonidan ta'minlanadi
Bu erda biz ikkita sekin yorug'lik bilan yaxshilangan optik qurilmani tasvirlaymiz: optik modulyator va optic almashtirish. Modulyator 3-bo'limda tasvirlangan va simmetrik Mach-Zehnderdan iborat sekin yorug'lik dispersiyasi bilan yaratilgan fotonik kristalli to'lqin o'tkazgichlarga ega interferometr (MZI). har bir qo'l. Kommutatsiya termo-optik effekt yordamida namoyish etiladi. MZI geometriyasi tabiiy katta ish o'tkazish qobiliyatini ta'minlaydi, ammo rezonansli yaxshilanishlar buni kamaytiradi. Biroq, katta guruh indeksli tarmoqli kengligi mahsulotiga ega bo'lish uchun mo'ljallangan bo'lsa, fotonik kristalli faza almashtirgich sezilarli o'tkazish qobiliyati bo'yicha modulyatsiyani ta'minlay oladi, bu erda biz 11 nmni ko'rsatamiz. Optik 4-bo'limda tasvirlangan kalit a da bir-biriga yaqin joylashgan ikkita fotonik kristalli to'lqin o'tkazgichga asoslangan yo'nalishli bog'lovchi geometriyasi [9]. Biz avvalroq termo-optik yordamida almashtirishni ko'rsatdik 20 s vaqt shkalasi bilan ta'sir qiladi [12]. Bu erda biz erkin tashuvchi effektidan foydalanadigan shunga o'xshash kalit haqida xabar beramiz kremniyning sinishi indeksini modulyatsiya qilish uchun (qarang. [13]). Nasos-zond eksperimental qurilmasidan foydalanib, biz
3 ps [14], [15] kabi qisqa almashtirish vaqtlarini ko'rsating va biz bu vaqt bilan cheklanmaganligini ko'rsatamiz. pulsning parvoz vaqti (bu subpikosekundlik vaqt shkalasiga ega). Aksincha, kalit tarmoqli kengligi cheklangan, ya'ni tezroq almashtirish vaqti faqat qisqaroq impuls bilan ko'rsatilishi mumkin.
Ushbu impulslarni qo'llab-quvvatlash uchun ushbu qurilmada mavjud bo'lganidan ko'ra ko'proq tarmoqli kengligi talab qilinadi.
Biz ikkita turli xil qurilma geometriyasini VMZI modulatori va Veach yo'nalishi bo'yicha ulashni taqdim etamiz

3.