MIOC Intensity Modulator Chip ชิปปรับระดับระยะ

ชิป MIOC, ชิปโมดูเลเตอร์ความเข้ม, ชิปโมดูเลเตอร์เฟส

1. ชิป MIOC

เชิงนามธรรม

อันชิปวงจรออพติคอลแบบบูรณาการระดับทหาร (MIOC)เป็นส่วนประกอบแสงที่มีประสิทธิภาพสูงที่ออกแบบมาสำหรับการควบคุมสัญญาณแสงที่แม่นยำในระบบไฟเบอร์ออปติก ส่วนใหญ่ใช้ในเส้นใยใยแก้วนำแสง (หมอก)ระบบการสื่อสารทางแสงและแอพพลิเคชั่นการตรวจจับที่มีความแม่นยำสูง โดยทั่วไปแล้วชิป MIOC จะถูกประดิษฐ์ขึ้นโดยใช้Lithium Niobate (Linbo₃)หรือวัสดุไฟฟ้าออปติกขั้นสูงอื่น ๆ ที่ให้ความเสถียรที่ยอดเยี่ยมการสูญเสียการแทรกต่ำและความสามารถในการรักษาโพลาไรเซชันสูง

โครงสร้างและหลักการทำงาน

ชิป MIOC รวมส่วนประกอบออปติคัลหลายชิ้นรวมถึงท่อนำคลื่นข้อต่อและโมดูเลเตอร์เฟสลงในสารตั้งต้นขนาดกะทัดรัดเดียว มันทำงานตามไฟล์เอฟเฟกต์ไฟฟ้าออปติกในกรณีที่แรงดันไฟฟ้าที่ใช้จากภายนอกปรับเปลี่ยนดัชนีการหักเหของวัสดุทำให้สามารถควบคุมการแพร่กระจายของแสงได้อย่างแม่นยำ ในไจโรสโคปใยแก้วนำแสงชิป MIOC ทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบหลักที่แยกปรับเปลี่ยนและรวมสัญญาณแสงเพื่อตรวจจับการเคลื่อนที่แบบหมุนได้อย่างแม่นยำ

คุณสมบัติที่สำคัญ

เสถียรภาพสูง: ออกแบบมาสำหรับสภาพแวดล้อมที่รุนแรงโดยมีความต้านทานต่อความผันผวนของอุณหภูมิและการสั่นสะเทือนเชิงกล

การสูญเสียการแทรกต่ำ: สร้างความมั่นใจว่าการสูญเสียพลังงานแสงน้อยที่สุดการปรับปรุงประสิทธิภาพของระบบ

ประสิทธิภาพการรักษาโพลาไรเซชัน: รักษาความสมบูรณ์ของสัญญาณสำหรับแอปพลิเคชันที่มีความแม่นยำสูง

การรวมกะทัดรัด: ลดความซับซ้อนของระบบโดยการรวมฟังก์ชั่นออปติคัลหลายฟังก์ชั่นลงในชิปเดียว

เวลาตอบสนองที่รวดเร็ว: เปิดใช้งานการมอดูเลตแบบเรียลไทม์ด้วยการตอบสนองทางไฟฟ้าความเร็วสูง

แอปพลิเคชัน

1) ไจโรสโคปใยแก้วนำแสง (หมอก)

ชิป MIOC ใช้กันอย่างแพร่หลายหมอกสำหรับระบบนำทางเฉื่อย (INS)ในยานพาหนะการบินและอวกาศทหารและยานยนต์อิสระ- พวกเขามั่นใจได้ว่าการวัดความเร็วเชิงมุมที่แม่นยำทำให้การวางตำแหน่งที่แม่นยำโดยไม่ต้องพึ่งพา GPS

2) การสื่อสารด้วยแสง

สนับสนุนชิป MIOCการประมวลผลสัญญาณแสงความเร็วสูงรวมถึงการมอดูเลตเฟสและการควบคุมแอมพลิจูดทำให้จำเป็นระบบการสื่อสารทางแสงที่สอดคล้องกัน-

3) ควอนตัมออพติกและการตรวจวัดโทนิค

ความสามารถในการปรับเฟสที่มีความเสถียรและแม่นยำเป็นพิเศษของชิป MIOC ทำให้มีคุณค่าในควอนตัม Computing, การกระจายคีย์ควอนตัม (QKD) และเซ็นเซอร์ไฟเบอร์ออปติกใช้ในการตรวจสอบอุตสาหกรรม

ข้อดีของตัวปรับแสงอื่น ๆ

เสถียรภาพที่สูงขึ้นเมื่อเทียบกับส่วนประกอบที่ไม่ต่อเนื่อง: การออกแบบแบบบูรณาการช่วยลดปัญหาการจัดตำแหน่งและปรับปรุงความน่าเชื่อถือในระยะยาว

ความทนทานด้านสิ่งแวดล้อมที่เหนือกว่า: ออกแบบมาสำหรับสภาพการทำงานที่รุนแรงในการป้องกันและการบินและอวกาศ

ลดการใช้พลังงาน: ปรับให้เหมาะสมสำหรับการทำงานที่ประหยัดพลังงานในระบบฝังตัวและมือถือ

ข้อมูลจำเพาะ

2.ชิปโมดูเลเตอร์ความเข้ม

เชิงนามธรรม

หนึ่งชิปโมดูเลเตอร์ความเข้มเป็นอุปกรณ์ออพติคอลขั้นสูงที่ออกแบบมาเพื่อปรับเปลี่ยนแอมพลิจูด (ความเข้ม) ของสัญญาณแสงเพื่อตอบสนองต่ออินพุตไฟฟ้าภายนอก ชิปเหล่านี้มีบทบาทสำคัญในการสื่อสารด้วยไฟเบอร์ออปติก, lidar, ไมโครเวฟโฟโตนิกส์และการประมวลผลสัญญาณออปติคัล- ด้วยการควบคุมความเข้มของแสงพวกเขาเปิดใช้งานการส่งข้อมูลความเร็วสูงการสร้างสัญญาณและรูปแบบการปรับขั้นสูงที่จำเป็นสำหรับการใช้โทนิคที่ทันสมัย

โดยทั่วไปแล้วตัวปรับความเข้มจะขึ้นอยู่กับLithium niobate (Linbo₃), silicon photonics (SIPH) หรืออินเดียมฟอสฟอรัส (INP)- โครงสร้างที่พบบ่อยที่สุดที่ใช้ในชิปเหล่านี้คือMach-Zehnder Interferometer (MZI)ซึ่งช่วยให้การปรับความเข้มแสงอย่างแม่นยำ

โครงสร้างและหลักการทำงาน

ชิปความเข้มโมดูเลเตอร์ทำงานโดยใช้ประโยชน์เอฟเฟกต์รบกวนในท่อนำคลื่น Interferometer (MZI)- สัญญาณออปติคัลแบ่งออกเป็นสองเส้นทางและเฟสสัมพัทธ์ระหว่างพวกเขาจะถูกปรับโดยใช้สนามไฟฟ้าที่ใช้ภายนอก เมื่อทั้งสองเส้นทางแสงรวมตัวกันใหม่การรบกวนที่สร้างสรรค์หรือการทำลายล้างเกิดขึ้นทำให้เกิดการปรับความเข้มของแสง

หลักการสำคัญ ได้แก่ :

เอฟเฟกต์ไฟฟ้าออปติก: ดัชนีการหักเหของแสงของการเปลี่ยนแปลงของวัสดุในการตอบสนองต่อแรงดันไฟฟ้าที่ใช้เปลี่ยนเฟสของแสง

การควบคุมการรบกวน: โดยการควบคุมการเลื่อนเฟสอย่างแม่นยำตัวโมดูเลเตอร์จะปรับความเข้มของสัญญาณเอาต์พุต

คุณสมบัติที่สำคัญ

อัตราส่วนการสูญพันธุ์สูง: ให้ความคมชัดที่แข็งแกร่งระหว่างระดับความเข้มสูงและต่ำซึ่งสำคัญสำหรับความชัดเจนของสัญญาณ

การสูญเสียการแทรกต่ำ: ทำให้มั่นใจได้ว่าการสูญเสียพลังงานน้อยที่สุดในระหว่างการมอดูเลต

แบนด์วิดท์การมอดูเลตสูง: รองรับสัญญาณความถี่สูงเปิดใช้งานอัตราข้อมูลสูงถึง 100 Gbps ขึ้นไป

แรงดันไฟฟ้าต่ำ: ลดการใช้พลังงานสำหรับการทำงานประหยัดพลังงาน

การออกแบบที่กะทัดรัดและบูรณาการ: เปิดใช้งานการรวมเข้ากับวงจรบูรณาการโทนิค (PICS)สำหรับระบบออพติคอลขั้นสูง

แอปพลิเคชัน

1) การสื่อสารด้วยแสง

ใช้ในเครือข่ายไฟเบอร์ออพติคอลระยะไกลและเมโทรในการเข้ารหัสข้อมูลดิจิตอลลงในสัญญาณแสง

การสนับสนุนรูปแบบการมอดูเลตขั้นสูงเช่น NRZ, PAM4 และ QAM สำหรับการส่งข้อมูลความเร็วสูง

2) LIDAR (การตรวจจับแสงและตั้งแต่)

ใช้สำหรับการปรับรูปร่างและการปรับแอมพลิจูดในระบบ LIDAR การปรับปรุงความละเอียดของช่วงและความแม่นยำในการตรวจจับ

จำเป็นสำหรับยานพาหนะอิสระการตรวจสอบด้านสิ่งแวดล้อมและการทำแผนที่ 3D-

3) ไมโครเวฟโฟโตนิกส์

เปิดใช้งานลิงค์ออพติคอลแบบอะนาล็อกความเร็วสูงสำหรับเรดาร์การสื่อสารผ่านดาวเทียมและระบบสงครามอิเล็กทรอนิกส์

ใช้ในRF-over-fiberการส่งสัญญาณสำหรับการใช้งานไร้สายและการป้องกัน

4) การประมวลผลสัญญาณแสง

ใช้ในการคำนวณแบบออปติคัล, การ gating สัญญาณเร็วและการสลับออปติคัล-

อำนวยความสะดวกการสร้างพัลส์แบบออพติคอลการกรองและการสร้างรูปคลื่นในการวิจัยและการประยุกต์ใช้อุตสาหกรรม

ข้อดีของตัวปรับแสงอื่น ๆ

ความเร็วสูงขึ้น: เมื่อเปรียบเทียบกับตัวดัดแปลงไฟฟ้าการดูดซับด้วยไฟฟ้าตัวปรับความเข้มนั้นมีความเร็วและแบนด์วิดท์ที่เหนือกว่า

คุณภาพสัญญาณที่ดีขึ้น: อัตราส่วนการสูญพันธุ์ที่สูงขึ้นทำให้มั่นใจได้ว่าประสิทธิภาพของสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนที่ดีขึ้น

มีความแข็งแกร่งต่อการแปรผันของอุณหภูมิมากขึ้น: วัสดุชอบLinbo₃ให้การทำงานที่มั่นคงในช่วงอุณหภูมิที่กว้าง

ข้อมูลจำเพาะ

3.เฟสโมดูเลเตอร์ชิป

เชิงนามธรรม

อันเฟสโมดูเลเตอร์ชิปเป็นอุปกรณ์ออปติคัลหลักที่ใช้ในการปรับเฟสของสัญญาณออปติคัลโดยไม่ต้องเปลี่ยนความเข้ม การมอดูเลตนี้มีความสำคัญสำหรับแอปพลิเคชันในการสื่อสารทางแสงที่สอดคล้องกัน, ออพติกควอนตัม, การตรวจจับไฟเบอร์ออปติกและโฟโตนิกไมโครเวฟ- ซึ่งแตกต่างจากตัวปรับความเข้มซึ่งควบคุมความกว้างของแสงโมดูเลเตอร์เฟสทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเฟสที่ควบคุมได้โดยใช้ประโยชน์จากเอฟเฟกต์ไฟฟ้าออปติกในวัสดุเช่นลิเธียม niobate (Linbo₃), silicon photonics (SIPH) และอินเดียมฟอสฟอรัส (INP)-

โดยการปรับเฟสของคลื่นแสงอย่างแม่นยำเปิดใช้งานเฟสเฟสการประมวลผลสัญญาณที่สอดคล้องกันการเข้ารหัสข้อมูลความเร็วสูงและเทคนิคการวัดที่แม่นยำในระบบที่ใช้โฟตอน

โครงสร้างและหลักการทำงาน

อันเฟสโมดูเลเตอร์ชิปโดยทั่วไปจะขึ้นอยู่กับไฟล์โครงสร้างท่อนำคลื่นแบบบูรณาการที่ใช้ไฟล์เอฟเฟกต์ไฟฟ้าออปติกเพื่อปรับเปลี่ยนดัชนีการหักเหของวัสดุ สิ่งนี้นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงของความยาวเส้นทางแสงทำให้เกิดการเลื่อนเฟสในสัญญาณไฟที่แพร่กระจาย

หลักการปฏิบัติการที่สำคัญ ได้แก่ :

เอฟเฟกต์ไฟฟ้าออปติก: การประยุกต์ใช้แรงดันไฟฟ้าภายนอกจะเปลี่ยนดัชนีการหักเหของท่อนำคลื่นเปลี่ยนเฟสของแสงที่ส่ง

Mach-Zehnder Interferometer (MZI) หรือการออกแบบเฟส shifter: โมดูเลเตอร์เฟสสามารถนำไปใช้เป็นเรื่องง่ายตัวดัดแปลงท่อนำคลื่นเดียวหรือเป็นส่วนหนึ่งของไฟล์โครงสร้าง MZIสำหรับแผนการปรับที่ซับซ้อนมากขึ้น

การควบคุมเฟสอย่างต่อเนื่องและไม่ต่อเนื่อง: ขึ้นอยู่กับแอปพลิเคชันการเปลี่ยนเฟสสามารถทำได้เชิงเส้นไม่เชิงเส้นหรือแบบขั้นตอนอนุญาตให้ประมวลผลสัญญาณขั้นสูง

คุณสมบัติที่สำคัญ

การปรับเฟสความเร็วสูง: รองรับการมอดูเลตระดับ GHZ สำหรับการสื่อสารและการตรวจจับความเร็วสูง

การสูญเสียการแทรกต่ำ: สร้างความมั่นใจว่าการลดทอนสัญญาณน้อยที่สุดในระหว่างการปรับเฟส

แบนด์วิดท์แสงกว้าง: ทำงานในช่วงความยาวคลื่นกว้างโดยทั่วไปจากC-band ถึง l-band(ช่วง 1550 นาโนเมตร) ในแอปพลิเคชันโทรคมนาคม

ความเสถียรสูงและเสียงรบกวนต่ำ: จำเป็นสำหรับการใช้งานที่แม่นยำเช่นไจโรสโคปใยแก้วนำแสงและการสื่อสารควอนตัม-

การออกแบบที่กะทัดรัดและบูรณาการ: เปิดใช้งานการรวมเข้ากับวงจรบูรณาการโทนิค (PICS)สำหรับระบบแสงที่มีความหนาแน่นสูง

แอปพลิเคชัน

1) การสื่อสารทางแสงที่สอดคล้องกัน

ใช้ในรูปแบบการมอดูเลตขั้นสูงเช่นQPSK (การเปลี่ยนเฟสแบบสี่เหลี่ยมจัตุรัส), DPSK (การเปลี่ยนเฟสเฟสแบบเฟส) และ 16QAMเพื่อเข้ารหัสข้อมูลได้อย่างมีประสิทธิภาพ

เพิ่มขึ้นความสมบูรณ์ของสัญญาณแสงสำหรับเครือข่ายเชื่อมต่อระหว่างกันระยะไกลและศูนย์ข้อมูล-

2) ควอนตัมเลนส์และการสื่อสารควอนตัม

เปิดใช้งานการควบคุมเฟสที่แม่นยำสำหรับการกระจายคีย์ควอนตัม (QKD), ควอนตัมพัวพันและการคำนวณควอนตัม-

สิ่งสำคัญการเตรียมการของรัฐควอนตัมและการจัดการในวงจรควอนตัมโทนิค

3) เซ็นเซอร์ใยแก้วนำแสง

ใช้ในเซ็นเซอร์ใยแก้วนำแสง, เช่นเส้นใยใยแก้วนำแสง (หมอก) และเซ็นเซอร์อะคูสติกแบบกระจาย (DAS)สำหรับการวัดความแม่นยำสูงของการเปลี่ยนแปลงสิ่งแวดล้อม

ปรับปรุงความไวในการตรวจจับอุณหภูมิความเครียดและการสั่นสะเทือนแอปพลิเคชัน

4) ไมโครเวฟโฟโตนิกส์และการประมวลผลสัญญาณ RF

ใช้ในการประมวลผลสัญญาณโทนิค RFเพื่อสร้างและจัดการสัญญาณไมโครเวฟในเรดาร์การสื่อสารผ่านดาวเทียมและระบบสงครามอิเล็กทรอนิกส์

เปิดใช้งานพวงมาลัยคานที่ควบคุมด้วยเฟสในเสาอากาศอาร์เรย์แบบเฟสโฟโต

ข้อได้เปรียบเหนือโมดูเลเตอร์อื่น ๆ

รักษาความเข้มของสัญญาณ: แตกต่างจากตัวปรับความเข้มโมดูเลเตอร์เฟสไม่ลดกำลังของสัญญาณที่ส่ง

ประสิทธิภาพของสเปกตรัมที่สูงขึ้น: เปิดใช้งานรูปแบบการปรับที่สอดคล้องกันขั้นสูงสำหรับการส่งข้อมูลที่มีประสิทธิภาพ

มีความแข็งแกร่งมากขึ้นต่อความแปรปรวนของสิ่งแวดล้อม: เสนอเสถียรภาพและความแม่นยำสูงกว่าตัวเปลี่ยนเฟสอิเล็กทรอนิกส์อย่างหมดจด

ข้อมูลจำเพาะ