電子產(chǎn)業(yè)一站式賦能平臺

PCB聯(lián)盟網(wǎng)

搜索
查看: 50|回復(fù): 0
收起左側(cè)

pSim Plus光電融合仿真工具案例:行波馬赫-曾德爾調(diào)制器(TWMZM)在高速光通信中的應(yīng)用

[復(fù)制鏈接]

451

主題

451

帖子

3428

積分

四級會(huì)員

Rank: 4

積分
3428
跳轉(zhuǎn)到指定樓層
樓主
發(fā)表于 2024-9-6 08:00:00 | 只看該作者 |只看大圖 回帖獎(jiǎng)勵(lì) |倒序?yàn)g覽 |閱讀模式
引言在快速發(fā)展的光通信領(lǐng)域,實(shí)現(xiàn)高速和寬帶信號調(diào)制非常重要。行波馬赫-曾德爾調(diào)制器(TWMZM)是支持這一進(jìn)步的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文旨在全面介紹TWMZM的原理、優(yōu)勢及其在光通信系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)。使用的pSim Plus光電融合仿真工具,具備光鏈路和器件仿真接口,進(jìn)行光電融合仿真,使用戶能夠使用單一仿真器完成復(fù)雜的光電系統(tǒng)設(shè)計(jì)和分析。0 d$ `, _8 F. k3 \3 k
8 b  p8 R- H1 X3 q- I, Q& ?
4 W0 ~  s+ C) {# T% j+ i$ W* }
圖1:光通信系統(tǒng)中TWMZM的概覽,展示了發(fā)射器(Tx)、馬赫-曾德爾調(diào)制器(MZM)和接收器(Rx)組件。6 Q( S7 B4 z2 t! k0 ^3 ~

# y, E/ g7 ^8 C' B什么是TWMZM?/ J4 S, h, F7 l/ U6 o. t
行波馬赫-曾德爾調(diào)制器(TWMZM)是一種先進(jìn)的光調(diào)制器,結(jié)合了馬赫-曾德爾干涉儀結(jié)構(gòu)和行波電極技術(shù)。這種組合實(shí)現(xiàn)了高速、寬帶的光信號調(diào)制,使其成為現(xiàn)代光通信系統(tǒng)中的重要組件。7 `& i6 l4 W1 f( q
( O2 h3 c) @8 ]1 K& }
工作原理TWMZM的運(yùn)作基于兩個(gè)基本原理:1. 馬赫-曾德爾干涉儀(MZI):MZI結(jié)構(gòu)構(gòu)成了TWMZM的核心。其工作方式如下:a) 輸入光信號通過Y分路器分成兩條路徑。b) 調(diào)制電信號施加到一條或兩條路徑上,導(dǎo)致光信號的相位發(fā)生變化。c) 然后,兩條光路通過Y合路器重新組合。d) 重新組合會(huì)根據(jù)兩條路徑之間的相位差產(chǎn)生干涉。e) 這種干涉調(diào)制了輸出光信號的強(qiáng)度。  f8 {# I! y: i. R
2.行波電極(TWE):TWE是實(shí)現(xiàn)高頻操作的關(guān)鍵創(chuàng)新:
  • 允許電信號以行波方式在電極結(jié)構(gòu)中傳輸。
  • TWE的設(shè)計(jì)使光信號和電信號的速度匹配。
  • 這種匹配確保了高頻電信號和光信號之間的有效相互作用。[/ol]8 B' b( |* X. U' b4 p; F/ z( v
    TWMZM的優(yōu)勢TWMZM中MZI和TWE技術(shù)的結(jié)合提供了幾個(gè)顯著優(yōu)勢:1. 高頻響應(yīng):行波電極技術(shù)允許電信號以波狀方式傳播。這一特性使TWMZM能夠有效處理高頻信號,適用于高速光通信系統(tǒng)。
    3 z3 d- R0 w, F! J% H! Z3 w2.寬帶寬:行波電極的設(shè)計(jì)最小化了信號反射和損耗。這一特性使TWMZM能夠提供寬調(diào)制帶寬,允許以高速傳輸大量數(shù)據(jù)。, z: a" E  k) w' V
    3.提高調(diào)制效率:TWE設(shè)計(jì)中光信號和電信號速度的匹配確保了兩者之間的高效相互作用,與傳統(tǒng)調(diào)制器相比,提高了調(diào)制效率。
    % c9 o9 d7 r1 x& @$ i
    TWMZM的線路實(shí)現(xiàn)為了理解TWMZM在光通信系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn),我們將線路分為三個(gè)主要階段:信號生成、信號處理以及光信號調(diào)制和分析。1. 信號生成:用于調(diào)制的電信號通過以下組件生成:
  • PRBS(偽隨機(jī)比特序列)發(fā)生器:產(chǎn)生類隨機(jī)的比特序列。
  • NRZ(非歸零)轉(zhuǎn)換器:將PRBS信號轉(zhuǎn)換為NRZ格式。
  • DC電源:為光調(diào)制器的運(yùn)行提供必要的直流偏置電壓。) ]$ Z, k8 ?5 @
    # v  x6 J! d# E6 z% ~0 B; H
    ' Z' m$ h" ~% X" Z
    圖2:線路圖顯示了TWMZM系統(tǒng)的信號生成和處理階段,包括PRBS、NRZ、DC電源、求和器、低通RC濾波器、TWE和減法器組件。) A1 u$ K. S9 b( i6 f, ?
    " e" E- o+ ~4 u% I8 H
    2. 信號處理:生成的信號經(jīng)過處理,為光調(diào)制做準(zhǔn)備:
  • 求和器:將NRZ調(diào)制信號與DC電壓相結(jié)合。
  • 低通RC濾波器:去除信號中的高頻噪聲和干擾。
  • TWE(行波電極):一個(gè)可編程模塊,處理和傳輸高頻信號,確保在光調(diào)制器中進(jìn)行有效調(diào)制。
  • 減法器:消除共模干擾,提高信號質(zhì)量。6 O9 R' N% [. l7 c
    3. 光信號調(diào)制和分析:這個(gè)階段涉及實(shí)際的光信號調(diào)制和后續(xù)分析:a.光信號生成和傳輸:
  • CW(連續(xù)波)激光器:為光信號調(diào)制提供穩(wěn)定的光源。
  • WG(波導(dǎo)):傳輸光信號。
  • Y分路器:將光信號分成兩條路徑進(jìn)行調(diào)制。
    ' P; c  @. N8 f, P# J
    b.信號分析:
  • 光調(diào)制器:應(yīng)用處理后的電信號來調(diào)制光載波。
  • 光相移器:調(diào)制一條或兩條路徑中光信號的相位。
  • Y合路器:將兩個(gè)光信號重新合并為一條路徑。
    - P2 P5 q3 G$ K0 f& y. J# cc.信號調(diào)制:
  • PD(光電探測器):將調(diào)制后的光信號轉(zhuǎn)換回電信號。
  • 低通RC濾波器:去除轉(zhuǎn)換后電信號中的高頻噪聲。
  • 示波器:顯示信號波形以供分析。
  • 眼圖:提供視覺表示以評估信號質(zhì)量和失真。3 {. Q# X% O3 D4 k- J

    5 Q& X; ~! b  d% [" p! I
    # E( P( v. z* F8 z) y% i5 O圖3:詳細(xì)的線路圖,展示了TWMZM系統(tǒng)的光信號生成、調(diào)制和分析階段,包括CW激光器、WG、Y分路器、光調(diào)制器、光相移器、Y合路器、PD、低通RC濾波器、示波器和眼圖組件。; Q# z6 Z, i, C" G
    性能分析為評估TWMZM系統(tǒng)的性能,工程師通常使用兩個(gè)主要工具:1. 示波器:示波器實(shí)時(shí)顯示信號波形。允許工程師觀察信號的幅度、頻率和整體形狀。這個(gè)工具對于識別調(diào)制信號中的任何失真或異常非常重要。
    ' x( A/ P* J6 w+ p2.眼圖:眼圖是一種強(qiáng)大的可視化工具,將信號的多個(gè)樣本疊加創(chuàng)建復(fù)合圖像。形狀類似于"眼睛",提供了幾個(gè)關(guān)鍵信息:
  • "眼睛"的開放程度表示信號質(zhì)量。寬開的眼睛表示信號清晰,符號間干擾最小。
  • 眼睛開口的高度代表信噪比。
  • 眼睛的寬度表示可以無錯(cuò)誤采樣信號的時(shí)間。
  • 抖動(dòng)和失真表現(xiàn)為眼圖形狀的閉合或扭曲。4 |8 j6 v! }/ x6 s8 L

    5 q2 }- o8 C' _2 u' n
    & X% d* Q  u3 e  T% g& G5 n: b- G; |& k1 P! E* o) q% d
    圖4:用于分析TWMZM性能的眼圖和示波器(OSC)輸出示例。, L' T- c# J( }/ F( a4 Z' R. K! _

    & X2 K6 t8 _" }+ R+ T6 d結(jié)論行波馬赫-曾德爾調(diào)制器(TWMZM)通過結(jié)合馬赫-曾德爾干涉儀結(jié)構(gòu)和行波電極技術(shù),TWMZM實(shí)現(xiàn)了高速、寬帶的光信號調(diào)制。這使得在現(xiàn)代光通信系統(tǒng)中,支持不斷增長的數(shù)據(jù)傳輸容量需求。# s" \1 G; i5 R( F7 N  f
    了解TWMZM的原理、優(yōu)勢和實(shí)現(xiàn)對于在光通信領(lǐng)域工作的工程師和研究人員非常重要。隨著我們繼續(xù)推動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸速度和容量的邊界,TWMZM技術(shù)將發(fā)揮越來越重要的作用。
    " Y4 o4 k- B# Z3 `' s, {( T' t0 w* w9 A; s0 ]
    - END -
    $ q% e8 W) w9 J2 X: y; k7 Q& L3 M+ p2 [9 A6 T- o6 L3 @6 |0 M
    軟件申請我們歡迎化合物/硅基光電子芯片的研究人員和工程師申請?bào)w驗(yàn)免費(fèi)版PIC Studio軟件。無論是研究還是商業(yè)應(yīng)用,PIC Studio都可提升您的工作效能。1 T* v( x: G, A6 Q
    點(diǎn)擊左下角"閱讀原文"馬上申請
    . b. u1 R+ _+ g% U4 P/ A/ Q- ^' a9 ^$ @# T- D
    歡迎轉(zhuǎn)載
    4 p) C1 y" O* {  I" ^' e' b  }$ S' s) ^& D" t! b9 ]7 a- `
    轉(zhuǎn)載請注明出處,請勿修改內(nèi)容和刪除作者信息!
    1 O! O% u, o2 B8 t0 ^3 z9 q7 N' b
      r5 l+ j" k( y6 W0 E
    8 D4 \$ Z* z  F9 Y9 `2 f* y3 b/ B4 K( t

    6 r( U, e/ M* h7 I$ m- H 9 i9 _6 C, }! F. G7 P

    / p, F. f" G( _7 a. I2 L: z關(guān)注我們4 `+ N) ?6 }, t( L
    ; J0 S. {& x1 M; ?* Z

    $ z" P! K2 j/ _- d  F4 ^: y
    1 _7 Z$ _6 b5 y+ |, E

    # _/ h' _: v. {& A
    $ X, J2 M2 e' C) S- l3 v/ J
    * r' D1 m1 w& l' r( {, o* W" W
    6 v0 N) m' x8 V* _. W
                          - H" u. w! e( _/ ?/ |7 q
    , e! m, l4 d' z% |; F+ D
    / ?' Z8 l3 a% e+ e  n

    4 K6 W5 x. b( H! O4 H2 o) _關(guān)于我們:
    ( u; U+ f% y* _4 l深圳逍遙科技有限公司(Latitude Design Automation Inc.)是一家專注于半導(dǎo)體芯片設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)的高科技軟件公司。我們自主開發(fā)特色工藝芯片設(shè)計(jì)和仿真軟件,提供成熟的設(shè)計(jì)解決方案如PIC Studio、MEMS Studio和Meta Studio,分別針對光電芯片、微機(jī)電系統(tǒng)、超透鏡的設(shè)計(jì)與仿真。我們提供特色工藝的半導(dǎo)體芯片集成電路版圖、IP和PDK工程服務(wù),廣泛服務(wù)于光通訊、光計(jì)算、光量子通信和微納光子器件領(lǐng)域的頭部客戶。逍遙科技與國內(nèi)外晶圓代工廠及硅光/MEMS中試線合作,推動(dòng)特色工藝半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展,致力于為客戶提供前沿技術(shù)與服務(wù)。/ P3 b/ E  ]4 K, i; E
    ) a/ `* V. }+ N- A" G. Q9 c6 ^
    http://www.latitudeda.com/
    ) K4 p# [8 C! m(點(diǎn)擊上方名片關(guān)注我們,發(fā)現(xiàn)更多精彩內(nèi)容)
  • 發(fā)表回復(fù)

    您需要登錄后才可以回帖 登錄 | 立即注冊

    本版積分規(guī)則

    關(guān)閉

    站長推薦上一條 /1 下一條


    聯(lián)系客服 關(guān)注微信 下載APP 返回頂部 返回列表