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相干光通讯系统发展提速未来需要什么样的光调制器?

相干光通讯系统发展提速未来需要什么样的光调制器?

本文摘要:LiNbO3铌酸锂虽然现在在100G系统中获得了大量的应用于,但是其本身具有材料和结构的性能无限大。IndiumPhosphide磷化铟可以解决LiNbO3铌酸锂的严重不足,生产性能更加优良的光调制器,让下一代相干光通信系统显得有可能。 概述 大大快速增长的光纤比特率市场需求推展相干光通信系统向前发展和应用于。

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LiNbO3铌酸锂虽然现在在100G系统中获得了大量的应用于,但是其本身具有材料和结构的性能无限大。IndiumPhosphide磷化铟可以解决LiNbO3铌酸锂的严重不足,生产性能更加优良的光调制器,让下一代相干光通信系统显得有可能。  概述  大大快速增长的光纤比特率市场需求推展相干光通信系统向前发展和应用于。

尽管第一代100G相干光通信系统早已在埋设在网络中好几年了,对比特率、端口密度、以及系统能耗量的拒绝仍然在大大提升,也推展技术向200G、400G甚至更加高速的系统行进。  同互为向量In-PhaseQuadrature-Phase(IQ)光调制器是超高速相干性系统中最重要的器件自由选择。本文主要辩论下一代相干光通信系统对调制器的参数拒绝,以及核心调制器参数对系统性能的影响,而且不会尤其辩论磷化铟在构建这些参数拒绝上的优势。

也不会讲解近来在磷化铟调制器方面的研究进展,比如在减少调制电压,提升号召比特率等方面的突破。  铌酸锂调制器的局限性  在早期的光通信网络发展过程中,铌酸锂lithiumniobate(LiNbO3)晶体起着了最重要的起到。基于铌酸锂晶体线性电光效应的Mach-Zehnder调制器,是超长距光通信的最重要器件。

虽然相比较而言,高速激光器必要调制以及电吸取调制electro-adsorptionmodulator(EAM)不会更加非常简单及廉价,但是它们的消光比extinctionratio(ER)总是很低,容许了系统的性能。忽略,铌酸锂MZ调制器能构建很高的消光比ER,因而作为外调制器广泛应用在超长超高速光网络中。

  尽管基于铌酸锂的同相向量光调制器有很多优点,在100G应用于中获得先机,但是还是有些技术局限性不更容易解决。在对端口密度更加大的拒绝下,对光器件的尺寸拒绝更加小,同时性能参数却拒绝更高。

对于100GCFP数字相干光模块(digitalcoherentopticsDCO)来说,留下调制器的空间必须小过现有的基于铌酸锂的OIF标准。OIF于是又制订了一个基于InP磷化铟的小尺寸调制器标准(见图一)。而对于CFP2仿真相干光模块AnalogcoherentopticsACO来说,调制器及固定式激光器的尺寸必须更进一步传输。  录:DCOdigitalcoherentoptics是将DSP信号处理芯片置放光模块中的方式;而ACOanalogcoherentoptics则是将DSP芯片保有在模块外的主板上;两种方法各有拥护者也各有好坏。

  当系统的风扇机制抵达无限大的时候,器件密度的减少也必须因应有更加较低的器件能耗值来均衡。对于LiNbO3铌酸锂来说,很难再行不减少调制器臂长度的情况下增大调制电压。

这一对立容许了铌酸锂在更加小及更高拒绝的下一代100G以上网络中的应用于。  下一代相干光通信系统必须光调制器符合一下拒绝:调制电压(半波电压)较低、尺寸小、插入损耗较低、以及可靠性低。某些聚合物调制器或则半导体材料调制器或许能做尺寸小以及调制电压较低,但是聚合物材料的缺点是稳定性可靠性不低。

另外,尽管最近基于半导体的硅光器件是众多热点,而且经常出现很多硅光调制器,他们的消光比ER和插入损耗依然是相当大的挑战。插损的问题可以用光放大器来补偿,但是这样也减少了额外的能耗和噪声。  InP磷化铟行波MZ调制器  InP磷化铟早已在着高速光通信的领域证明了其本身的优点。InP磷化铟晶圆可以在外延生长时利用III/V族材料来对器件特性展开微调优化,从而做成优良的固定式激光器及高速探测器,同时InP磷化铟本身具有经过检验的优良可靠性。

晶圆生长的细致高效率工艺再加日益改良的PCB工艺,InP磷化铟器件的成本早已大大的减少。这让也InP磷化铟有可能应用于下一代光调制器。  尺寸小、半波电压较低的高速Mach-Zehnder调制器拒绝材料本身在单位长度上有尽可能打的光波。三元或者四元的合金材料参予InP磷化铟的外延分解可以细致调整晶圆材料的能级结构,从而符合器件应用于拒绝。

利用在InGaAsP中multiplequantumwell(MQW)晶格结构的QuantumConfinedStarkEffect(QCSE)效应可以在InP磷化铟上产生十分大的单位长度光波。另外,融合行波电极的设计,超过射频RF波和光波群速度的给定可以已完成号召比特率很高的调制器。  图二展示了双极行波IQ调制器的基本概念。

最近有数商业化的低电压高带宽InPIQ调制器面市。这些调制器不但尺寸小而且合适与其他InP器件比如激光器以及高速光接收器构建一起。

这些优点正是更加小更加慢的下一代涉及光模块必须的。


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