সর্বশেষ অতি-উচ্চ বিলুপ্তি অনুপাতের ইলেক্ট্রো-অপটিক মডুলেটর

সর্বশেষঅতি-উচ্চ বিলুপ্তি অনুপাত ইলেক্ট্রো-অপটিক মডুলেটর

অন-চিপ ইলেক্ট্রো-অপটিক্যাল মডুলেটরগুলির (সিলিকন-ভিত্তিক, ট্রাইকুইনয়েড, পাতলা ফিল্ম লিথিয়াম নিওবেট, ইত্যাদি) কম্প্যাক্টনেস, উচ্চ গতি এবং কম বিদ্যুৎ খরচের সুবিধা রয়েছে, তবে অতি-উচ্চ বিলুপ্তি অনুপাত সহ গতিশীল তীব্রতা মড্যুলেশন অর্জনের জন্য এখনও বড় চ্যালেঞ্জ রয়েছে। সম্প্রতি, একটি চীনা বিশ্ববিদ্যালয়ের ফাইবার অপটিক সেন্সিংয়ের একটি যৌথ গবেষণা কেন্দ্রের গবেষকরা সিলিকন সাবস্ট্রেটের উপর অতি-উচ্চ বিলুপ্তি অনুপাতের ইলেক্ট্রো-অপটিক্যাল মডুলেটরের ক্ষেত্রে একটি বড় সাফল্য অর্জন করেছেন। উচ্চ ক্রম অপটিক্যাল ফিল্টার কাঠামোর উপর ভিত্তি করে, অন-চিপ সিলিকনইলেক্ট্রো-অপটিক মডুলেটরপ্রথমবারের মতো ৬৮ ডিবি পর্যন্ত বিলুপ্তির অনুপাত সহ এটি বাস্তবায়িত হয়েছে। আকার এবং বিদ্যুৎ খরচ ঐতিহ্যবাহীAOM মডুলেটর, এবং ডিভাইসটির প্রয়োগের সম্ভাব্যতা পরীক্ষাগার DAS সিস্টেমে যাচাই করা হয়।

চিত্র ১: আল্ট্রার জন্য পরীক্ষামূলক ডিভাইসের পরিকল্পিত চিত্রউচ্চ বিলুপ্তি অনুপাতের ইলেক্ট্রো-অপটিক মডুলেটর

সিলিকন-ভিত্তিকইলেক্ট্রো-অপটিক্যাল মডুলেটরকাপলড মাইক্রোরিং ফিল্টার কাঠামোর উপর ভিত্তি করে এটি ক্লাসিক্যাল ইলেকট্রিক্যাল ফিল্টারের অনুরূপ। চারটি সিলিকন-ভিত্তিক মাইক্রোরিং রেজোনেটরের সিরিজ কাপলিংয়ের মাধ্যমে ইলেক্ট্রো-অপটিক মডুলেটর ফ্ল্যাট ব্যান্ডপাস ফিল্টারিং এবং উচ্চ আউট-অফ-ব্যান্ড প্রত্যাখ্যান অনুপাত (>60 dB) অর্জন করে। প্রতিটি মাইক্রোরিংয়ে একটি পিন-টাইপ ইলেক্ট্রো-অপটিক্যাল ফেজ শিফটারের সাহায্যে, মডুলেটরের ট্রান্সমিট্যান্স স্পেকট্রাম কম প্রয়োগকৃত ভোল্টেজে (<1.5 V) উল্লেখযোগ্যভাবে পরিবর্তন করা যেতে পারে। স্টিপ ফিল্টার রোল-ডাউন বৈশিষ্ট্যের সাথে মিলিত উচ্চ আউট-অফ-ব্যান্ড প্রত্যাখ্যান অনুপাত অনুরণন তরঙ্গদৈর্ঘ্যের কাছাকাছি ইনপুট আলোর তীব্রতাকে খুব বড় বৈসাদৃশ্যের সাথে মডিউল করতে সক্ষম করে, যা অতি-উচ্চ বিলুপ্তি অনুপাতের আলোর পালস উৎপাদনের জন্য খুবই সহায়ক।

ইলেক্ট্রো-অপটিক মডুলেটরের মড্যুলেশন ক্ষমতা যাচাই করার জন্য, দলটি প্রথমে অপারেটিং তরঙ্গদৈর্ঘ্যে ডিসি ভোল্টেজের সাথে ডিভাইসের ট্রান্সমিট্যান্সের তারতম্য প্রদর্শন করে। দেখা যায় যে 1 V এর পরে, ট্রান্সমিট্যান্স 60 dB এর উপরে তীব্রভাবে কমে যায়। প্রচলিত অসিলোস্কোপ পর্যবেক্ষণ পদ্ধতির সীমাবদ্ধতার কারণে, গবেষণা দল স্ব-হেটেরোডাইন হস্তক্ষেপ পরিমাপ পদ্ধতি গ্রহণ করে এবং পালস মড্যুলেশনের সময় মডুলেটরের অতি-উচ্চ গতিশীল বিলুপ্তি অনুপাত চিহ্নিত করতে স্পেকট্রোমিটারের বৃহৎ গতিশীল পরিসর ব্যবহার করে। পরীক্ষামূলক ফলাফল দেখায় যে মডুলেটরের আউটপুট লাইট পালসের বিলুপ্তি অনুপাত 68 dB পর্যন্ত এবং বেশ কয়েকটি অনুরণিত তরঙ্গদৈর্ঘ্য অবস্থানের কাছে বিলুপ্তি অনুপাত 65 dB এর বেশি। বিস্তারিত গণনার পরে, ইলেক্ট্রোডে লোড করা প্রকৃত RF ড্রাইভ ভোল্টেজ প্রায় 1 V, এবং মড্যুলেশন পাওয়ার খরচ মাত্র 3.6 mW, যা প্রচলিত AOM মডুলেটর পাওয়ার খরচের চেয়ে দুই ক্রম কম।

DAS সিস্টেমে সিলিকন ভিত্তিক ইলেক্ট্রো-অপটিক মডুলেটরের প্রয়োগ অন-চিপ মডুলেটর প্যাকেজ করে একটি সরাসরি সনাক্তকরণ DAS সিস্টেমে প্রয়োগ করা যেতে পারে। সাধারণ স্থানীয়-সংকেত হেটেরোডাইন ইন্টারফেরোমেট্রি থেকে ভিন্ন, এই সিস্টেমে অ-ভারসাম্যপূর্ণ মাইকেলসন ইন্টারফেরোমেট্রির ডিমোডুলেশন মোড গ্রহণ করা হয়, যাতে মডুলেটরের অপটিক্যাল ফ্রিকোয়েন্সি শিফট প্রভাবের প্রয়োজন হয় না। সাইনোসয়েডাল কম্পন সংকেতের কারণে সৃষ্ট ফেজ পরিবর্তনগুলি প্রচলিত IQ ডিমোডুলেশন অ্যালগরিদম ব্যবহার করে 3টি চ্যানেলের Rayleigh বিক্ষিপ্ত সংকেতের ডিমোডুলেশন দ্বারা সফলভাবে পুনরুদ্ধার করা হয়। ফলাফলগুলি দেখায় যে SNR প্রায় 56 dB। সংকেত ফ্রিকোয়েন্সি ±100 Hz পরিসরে সেন্সর ফাইবারের সমগ্র দৈর্ঘ্য বরাবর পাওয়ার বর্ণালী ঘনত্বের বিতরণ আরও তদন্ত করা হয়েছে। কম্পন অবস্থান এবং ফ্রিকোয়েন্সিতে বিশিষ্ট সংকেত ছাড়াও, এটি লক্ষ্য করা গেছে যে অন্যান্য স্থানিক অবস্থানগুলিতে নির্দিষ্ট পাওয়ার বর্ণালী ঘনত্ব প্রতিক্রিয়া রয়েছে। ±10 Hz পরিসরে এবং কম্পন অবস্থানের বাইরে ক্রসটালক শব্দ ফাইবারের দৈর্ঘ্য বরাবর গড় করা হয় এবং স্থানের গড় SNR 33 dB এর কম নয়।

চিত্র ২

অপটিক্যাল ফাইবার ডিস্ট্রিবিউটেড অ্যাকোস্টিক সেন্সিং সিস্টেমের একটি পরিকল্পিত চিত্র।

খ. ডিমোডুলেটেড সিগন্যাল পাওয়ার বর্ণালী ঘনত্ব।

সেন্সিং ফাইবার বরাবর পাওয়ার বর্ণালী ঘনত্ব বিতরণের কাছাকাছি c, d কম্পন ফ্রিকোয়েন্সি।

এই গবেষণাটিই প্রথম যেখানে সিলিকনের উপর অতি-উচ্চ বিলুপ্তি অনুপাত (68 dB) সহ একটি ইলেক্ট্রো-অপটিক্যাল মডুলেটর অর্জন করা হয়েছে, এবং DAS সিস্টেমে সফলভাবে প্রয়োগ করা হয়েছে, এবং বাণিজ্যিক AOM মডুলেটর ব্যবহারের প্রভাব খুব কাছাকাছি, এবং আকার এবং বিদ্যুৎ খরচ পরবর্তীটির তুলনায় দুটি মাত্রার ছোট, যা পরবর্তী প্রজন্মের ক্ষুদ্রাকৃতি, কম-শক্তি বিতরণকৃত ফাইবার সেন্সিং সিস্টেমে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করবে বলে আশা করা হচ্ছে। এছাড়াও, সিলিকন-ভিত্তিক CMOS বৃহৎ-স্কেল উৎপাদন প্রক্রিয়া এবং অন-চিপ ইন্টিগ্রেশন ক্ষমতাঅপটোইলেকট্রনিক ডিভাইসচিপ-ভিত্তিক বিতরণকৃত ফাইবার সেন্সিং সিস্টেমের উপর ভিত্তি করে কম খরচের, মাল্টি-ডিভাইস মনোলিথিক ইন্টিগ্রেটেড মডিউলের একটি নতুন প্রজন্মের উন্নয়নকে ব্যাপকভাবে উৎসাহিত করতে পারে।