zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Kĩ thuật Viễn thông

Thiết kế và tối ưu mô phỏng số một cấu trúc phân chia 3-dB đồng thời ba mode dựa trên cấu trúc tiếp giáp chữ ψ sử dụng ống dẫn sóng quang tử silic

Chia sẻ: Liễu Yêu Yêu | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

Báo xấu

12
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết "Thiết kế và tối ưu mô phỏng số một cấu trúc phân chia 3-dB đồng thời ba mode dựa trên cấu trúc tiếp giáp chữ ψ sử dụng ống dẫn sóng quang tử silic" trình bày một thiết kế mô phỏng số của vi mạch quang tử chia công suất 1:2 với tỷ lệ 50:50 đều nhau cho cả ba mode đồng thời. Cấu trúc được đề xuất thiết kế dựa trên nền tảng vật liệu SOI với phiến có độ dày lớp silic là 220nm theo tiêu chuẩn của công nghệ chế tạo vi mạch VLSI. Toàn bộ cấu trúc hình học được tối ưu hóa và đánh giá hiệu năng quang học được thực hiện qua phương pháp mô phỏng số 3D-BPM. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Thiết kế và tối ưu mô phỏng số một cấu trúc phân chia 3-dB đồng thời ba mode dựa trên cấu trúc tiếp giáp chữ ψ sử dụng ống dẫn sóng quang tử silic

Hội nghị Quốc gia lần thứ 25 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2022) Thiết kế và tối ưu mô phỏng số một cấu trúc phân chia 3-dB đồng thời ba mode dựa trên cấu trúc tiếp giáp chữ ψ sử dụng ống dẫn sóng quang tử silic Trương Cao Dũng1, Nguyễn Thị Hằng Duy1 Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông 1 Email: dungtc@ptit.edu.vn, duynth@ptit.edu.vn Abstract – Trong bài báo này, chúng tôi trình bày một thiết kế mô phỏng số của vi mạch quang tử chia công suất 1:2 với tỷ lệ 50:50 đều nhau cho cả ba mode đồng thời. Cấu trúc được đề xuất thiết kế dựa trên nền tảng vật liệu SOI với phiến có độ dày lớp silic là 220nm theo tiêu chuẩn của công nghệ chế tạo vi mạch VLSI. Toàn bộ cấu trúc hình học được tối ưu hóa và đánh giá hiệu năng quang học được thực hiện qua phương pháp mô phỏng số 3D-BPM. Kết quả mô phỏng cho thấy cấu trúc đề xuất có suy hao chèn I.L thấp với sự biến động nhỏ hơn 5dB trong khoảng rộng 100nm. Bên cạnh đó, cấu trúc đề xuất có dung sai tương đối cao tương ứng với mức dung sai theo chiều rộng và chiều cao đạt được là ΔW=20nm và Δh= 10nm với sự thăng giáng của I.L không vượt quá 1.5dB. Toàn bộ cấu trúc chỉ tiêu tốn không gian tích hợp nhỏ 10μm50μm. Những ưu điểm về hiệu năng quang học do đó đưa đến tiềm năng hứa hẹn của vi mạch quang trong các ứng dụng để xây dựng các thành phần xử lý chức năng đa dạng của vi mạch tích hợp quang tử cỡ lớn cũng như công nghệ ghép kênh phân chia theo mode (MDM) băng rộng. Keywords – bộ chia 3dB, ba mode đồng thời, tiếp giáp chữ Ψ, ống dẫn sóng, quang tử silic, công nghệ MDM. Hình 1. Cấu trúc của vi mạch quang tử phân chia 3-dB cho ba mode dựa trên vật liệu SOI và ống dẫn sóng dạng kênh: (a) I.GIỚI THIỆU hình chiếu bằng, (b) hình chiếu cạnh. Gần đây, kỹ thuật ghép kênh phân chia đa mode MDM cấu hình giao thoa Mach-Zehnder (MZI) [13], cơ cấu (mode division multiplexing) [1], [2] được coi là một giải chuyển mạch bảo vệ đường quang theo cấu hình 1:1(cấu pháp triển vọng, cùng với kỹ thuật ghép kênh phân chia theo hình hot-standy) hay 1+1 (chuyển mạch chọn lọc thu) [14], bước sóng (WDM) để tăng dung lượng băng thông, do đó các cơ cấu chuyển đổi mức lượng tử. Các bộ ghép định có khả năng phá vỡ quy tắc giới hạn định lý thông tin của hướng [15],[16], giao thoa đa mode [17], các bộ ghép đoạn Shanon [3], [4]. Do đó, việc xem xét một hệ thống truyền nhiệt (adiabatic coupler) [17],[18] là ba dạng cơ bản điển dẫn bao gồm N mode trên mỗi bước sóng trong hệ thống hình của của các bộ chia 3-dB quang. truyền dẫn MDM kết hợp với M bước sóng trong hệ thống truyền dẫn WDM sẽ có tổng dung lượng N × M lần so với Tuy nhiên, các bộ phân chia đã được đề xuất chỉ hỗ trợ một kênh đơn vị [5]–[7]. Với sự gia tăng liên tục và đáng kể hoạt động cho hầu hết là các tín hiệu quang đơn mode. Trong về nhu cầu dữ liệu, việc tích hợp mật độ cao các thành phần bài báo này, chúng tôi đề xuất một thiết kế cho bộ phân chia quang tử silic có ý nghĩa quan trọng về giá thấp, mức tiêu 3-dB cho ba mode dẫn trong ống dẫn sóng dựa trên quang thụ điện năng thấp và hiệu suất cao. Các thiết bị trong một tử silic. Nghiên cứu được thiết kế trên nền tảng vật liệu SOI hệ thống lai MDM-WDM được áp dụng để đạt được các tương thích công nghệ chế tạo vi mạch CMOS. Toàn bộ tiến chức năng đa dạng và là các khối chính để xây dựng hệ trình tối ưu hóa, đánh giá đặc tính quang học đều được thực thống MDM ở quy mô chip dựa trên nền tảng silicon trên hiện thông qua mô phỏng số 3D-BPM. chất cách điện (SOI). Một số hệ thống MDM-WDM đã II. THIẾT KẾ CẤU TRÚC VÀ PHÂN TÍCH HOẠT ĐỘNG chứng minh thực tế rằng mode được dẫn (guided mode) được coi là kênh truyền dẫn độc lập trong các hệ thống thông A. Mô tả cấu trúc và nguyên lý hoạt động chung tin quang, nhất là ứng dụng trong các hệ thống trung tâm dữ Sơ đồ cấu trúc của cấu kiện quang tử phân chia 3-dB ba liệu hay là hệ thống thông tin quang truy nhập khoảng cách mode dẫn trong ống dẫn sóng quang được mô tả như Hình1. ngắn [8], [9]. Cấu trúc ống dẫn sóng gồm một cấu trúc các ống dẫn sóng Trong một hệ thống thông tin quang, bộ công suất 50:50 theo cấu hình 1:2 đối xứng. Cơ cấu này bao gồm một nhánh hay còn được gọi là bộ chia 3-dB đóng một vai trò quan ống dẫn sóng đầu vào theo kiểu tiếp giáp hình chữ Ψ (Ψ- trọng. Chúng ta có thể tìm thấy vai trò của mạch phân chia junction coupler) kiểu mũi đinh ba với phần gốc là ống dẫn 3-dB trong các cơ cấu điều chế biên độ hay điều chế đa mức sóng đa mode hỗ trợ hoạt động của ba mode theo phân cực [10]–[12], chuyển mạch quang trong cấu hình 12 bằng TE (transverse electric) với độ rộng gốc (stem width) là Ws. cách kết hợp giao thoa trong cấu hình ghép định hướng hay Cấu trúc được thiết kế gồm ba cơ cấu tiếp giáp hình chữ Ψ ISBN 978-604-80-7468-5 399
Hội nghị Quốc gia lần thứ 25 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2022) theo phân cực TE vốn là các mode phổ biến sử dụng trong dẫn sóng của mạch quang tử tích hợp, bao gồm TE0, TE1 và TE2. Điều này được giải thích là bởi các mode TE khi dẫn trong ống dẫn sóng được chế tạo từ phiến SOI tiêu chuẩn (standard silicon-on-insulator wafer) dày 220nm được sử dụng làm phiến sản xuất chip VLSI theo tiến trình công nghệ CMOS, hơn nữa các mode TE chỉ xuất hiện theo phương chiều rộng ống dẫn sóng mà theo phương chiều cao chỉ tồn tại được đơn mode. Sau đó, ống dẫn sóng này được ghép với 3 ống dẫn sóng, ống ở giữa là ống thẳng có độ rộng là Wb= 0,5 µm vs chiều dài Ls=120 µm, hai ống dẫn sóng hai bên đối xứng dạng hình sin (sinusoidal-bent waveguide hay còn Hình 2. Đặc tính phân bố điện trường và đặc tính quang theo được gọi là S-bent waveguide) có độ rộng là Wa=0.4 µm với đáp ứng bước sóng khi truyền qua tiếp giáp chữ Ψ: (a,d) cho chiều dài và chiều rộng ngang tương ứng là Ls và G=1.6µm. mode TE0, (b,e) cho mode TE1 và (c,f) cho mode TE2. Bộ ghép tiếp giáp hình chữ Ψ cho phép chọn lọc mode do phù hợp về moment sóng mà ở đó mode TE0 đi ở ống dẫn với kích thước như nhau với một trong số đó là đầu vào và sóng ở giữa, mode TE1 và mode TE2 sẽ đi sang hai bên hai trong số đó được dùng cho hai nhánh đầu ra. Cấu kiện nhánh đối xứng như được thể hiện qua kết quả mô phỏng số sử dụng ba tiếp giáp hình chữ Y (Tiếp giáp chữ Y coupler) bằng phương pháp truyền chùm trong không gian ba chiều để chia nhánh và 3 bộ ghép theo cơ chế giao thoa đa mode 3D-BPM (three dimensional-beam propagation method). cấu hình 22, được gọi là các bộ ghép 22 MMI Đặc tính quang được mô phỏng số cho thấy đáp ứng phổ (multimode interference coupler) có chiều dài ký hiệu là rộng của bộ ghép tiếp giáp hình chữ Ψ đã thiết kế. LMMI luôn bằng ba lần chiều dài phách (ký hiệu là 3Lπ). Thiết bị quang được thiết kế sử dụng hai bộ dịch pha (phase C.Tiếp giáp chữ Y và bộ ghép giao thoa đa mode 22 shifter) với góc dịch pha cần thiết là π để tạo ra cơ chế kết MMI hợp tín hiệu quang thích hợp nhằm tạo dạng lại cả ba mode như mong muốn nhưng với tỷ lệ phân chia công suất là Để nhận ra chức năng phân chia ba tín hiệu mode trực giao 50:50. Lõi của ống dẫn sóng sử dụng vật liệu silic (Si), lớp TE0, TE1, TE2 một cách cân bằng theo tỷ lệ 50:50 (3-dB vỏ thủy tinh silic (SiO2) và được thiết kế để hoạt động cho coupler), chúng ta sử dụng tiếp giáp chữ Y (tiếp giáp chữ Y) ba mode TE với bước sóng trung tâm hoạt động là có hai nhánh hình sin có cấu trúc đối xứng kết hợp với bộ λ=1550nm. Cấu trúc ống dẫn sóng như vậy được ứng dụng ghép giao thoa đa mode MMI (multimode interference như là tiêu chuẩn trong thiết kế công nghiệp của các thiết bị, coupler) [20], tín hiệu qua bộ tiếp giáp chữ Y được chia đôi vi mạch tích hợp quang tử hiện đại ngày nay. Điều này là do tính chất đối xứng. Tiếp giáp chữ Y ở giữa được nối với bởi hai lý do: thứ nhất chúng được sử dụng từ một tấm SOI ống dẫn sóng ở giữa của trident coupler có độ rộng của các (silicon-on-insulator wafer) tiêu chuẩn với bề dày 220-nm ống dẫn sóng là Wb , 2 nhánh hình sin (S-bent waveguide) được sử dụng trong công nghiệp chế tạo vi mạch điện tử để của tiếp giáp chữ Ψ được nối với nhau. Tiếp giáp chữ Y có sản xuất các chip vi mạch VLSI; thứ hai là với bề dày độ rộng của các ống dẫn sóng là Wa. Kết hợp hai nhánh của 220nm, các mode quang tử chỉ dẫn được đa mode theo hai tiếp giáp chữ Y có độ rộng là Wa và Wb qua bộ bộ ghép phương chiều rộng (không thể dẫn các mode bậc cao mà 22 MMI1 với độ rộng là WMMI1=2.05µm, nhánh còn lại phân chia theo chiều cao của lớp lõi silic) đối với phân cực lấy tương tự qua bộ 22 MMI2. Hai bộ 22 MMI này có TE và phổ bước sóng hoạt động 1550nm. Do đó, trong thiết cùng độ dài rộng (lý tưởng như nhau) đối xứng với nhau kế quang tử, người ta sử dụng các ống dẫn sóng làm từ các được thấy trên Hình1. Nhánh còn lại của tiếp giáp chữ Y phiến SOI tiêu chuẩn (220nm-thickness). Trong thiết kế này, được nối với một bộ dịch pha (bộ phase shifter). Tiếp theo, thiết bị phân chia mode quang được thiết kế theo dạng ống đầu ra của hai bộ 22 MMI thứ nhất và thứ hai của tầng dẫn sóng dạng kênh (để dễ chế tạo mặt nạ cho quá trình sản đầu tiên này được nối với hai ống dẫn sóng có độ rộng là Wa xuất) với lớp lõi silic và lớp vỏ thủy tinh silic có chiết suất và Wb để nhận được ảnh soi gương, hai ống dẫn sóng qua tương ứng là nr=3.465, nc=1.445 ở bước sóng 1550nm. Toàn hai bộ 22MMI tầng đầu tiên này lại được nối với bộ 22 bộ các ống dẫn sóng có thể được chế tạo theo các phương MMI3 ở tầng thứ hai với độ rộng nhánh đầu vào và ra đều pháp quang khắc hiện đại, chẳng hạn sử dụng chùm điện tử là Wa. MMI tầng thứ hai có độ rộng là WMMI3=1.7µm. (Ebeam writing) và kỹ thuật ăn mòn khô (dry etching) sử Hoạt động của bộ ghép 22 MMI được đề xuất tuân theo dụng kỹ thuật plasma ghép cảm ứng ICP etching hiệu ứng giao thoa Talbot [21]. Trong cơ chế giao thoa tổng (inductively coupled plasma etching) [19] hoặc các kỹ thuật quát GI (general interference) [22]–[24], biên độ quang khắc bằng tia cực tím - DUV lithography (deep ultra (amplitude) tín hiệu và pha (phase) qua bộ ghép MMI thay violet photolithography) với chiều cao kênh là 220 nm từ đổi tùy thuộc vào độ dài của MMI và vị trí vào ra của các một phiến SOI tiêu chuẩn (lớp kênh dẫn Silic cao 220 nm). ống dẫn sóng truy nhập (đơn mode) đối với bộ ghép ống dẫn B.Bộ ghép tiếp giáp chữ Ψ sóng MMI. Theo lý thuyết giao thoa đa mode, ảnh soi gương 22 qua bộ ghép 22 MMI (nghĩa là 22 MMI đóng vai Gốc và 2 đầu ra là một tiếp giáp hình chữ Ψ đối xứng, thân trò của một bộ xuyên chéo) có độ dài LMMI = 3Lπ. Trong đó của khớp nối tiếp giáp hình chữ Ψ là một ống dẫn sóng hỗ trợ truyền 3 mode, để hỗ trợ truyền 3 mode thì W0 nằm trong khoảng từ 0.7µm-1.2µm. Trong thiết kế này, chúng tôi chọn Ws có chiều rộng 1 µm để hỗ trợ hoạt động cho ba mode ISBN 978-604-80-7468-5 400
Hội nghị Quốc gia lần thứ 25 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2022) Dịch pha đã được chọn Góc dịch pha theo độ Đặc tính truyền đạt Chiều rộng giữa bộ dịch pha Bước sóng, λ (μm) Hình 3. Kết quả mô phỏng để chọn độ rộng của bộ dịch pha đạt Hình 5: Đặc tính hiệu năng quang học của thiết bị phụ thuộc vào dịch pha π-radian. bước sóng hoạt cho 3 mode theo sự phân chia tỉ lệ 50:50. Lπ là chiều dài nửa phách (half beat length) tức là phat hay dạng (reform) tín hiệu như ban đầu khi truyền. Qua hai bộ đổi π-radian được tính theo công thức sau đây [21]: 22 MMI thì tín hiệu bị lệch pha π so với tín hiệu ban đầu, do qua mỗi lần qua một 22 MMI có độ dài 3Lπ bị lệch pha 4neff We2 là π/2 (vì chia hai nhánh) so với tín hiệu đưa vào. Để thu L  (1) 3 được tín hiệu ban đầu thì 2 nhánh ngoài cũng chúng tối đã nối thêm một bộ dịch pha có ΔΦ = π để cân bằng lại pha khi Trong đó: tái hợp các đường quang ở đầu ra cuối cùng.  2 0.5 Trong bài báo này, bộ dịch pha được thiết kế như một ống We  WMMI   n  n2  eff c  (2) dẫn sóng hình cánh bướm (butterfly shape) để tạo ra các bộ dịch pha thụ động được sử dụng trong sơ đồ cấu trúc hình 1. Ở đây, We là độ rộng hiệu dụng mode tính theo độ sâu Chiều dài Bộ dịch pha là Lps=51,75µm, độ rộng là thẩm thấu của trường mode TE, là bước sóng hoạt động, Wa=0.4µm. Pha của PS thay đổi liên tục theo sự thay đổi neff là chỉ sổ hiệu dụng của lớp lõi, nc là chỉ số khúc xạ của của khúc giữa hình cánh bướm Wps. Sự thay đổi pha trên PS lớp vỏ. Để tăng cường hiệu quả truyền qua các mode, các được tính theo công thức sau: ống dẫn sóng giảm dần tuyến tính đã được đặt để liên kết z0  Lps với các ống dẫn sóng trước và sau ghép với MMI. Chúng tôi sử dụng mô phỏng BPM để tối ưu hóa độ dài của LMMI để   z0 , z0  Lps     0   ps ( z) dz (3) được ảnh soi gương mong muốn khi đi qua mỗi MMI tương z0 ứng. Theo phương trình (1) và (2) chúng tôi tính được độ Trong đó z0 và z0 +Lps lần lượt là vị trí bắt đầu và kết thúc dài của MMI tối ưu nhất và truyền được tốt nhất như mong của bộ dịch pha dọc theo hướng truyền z, β0 là hằng số lan muốn là Lπ_MMI1 = Lπ_MMI2 =33.5µm và Lπ_MMI3=23,25µm. truyền bắt đầu từ z0 , βps(z) là một hàm của hằng số truyền D.Bộ dịch pha (propagation constant) tại điểm z xung quanh khoảng (z0, z0+LPS). Theo mô phỏng BPM, trên Hình3 chúng ta thấy Bộ dịch pha PS (phase shifter) dùng để điều biến sự thay đổi được sự thay đổi rõ rệt của PS theo WPS, tại WPS =0.294µm pha trong các đường quang đến một giá trị nhất định sao cho = 294nm thì ΔΦ = π. khi kết hợp các tín hiệu quang cùng nguồn phát (với tần số, III.KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ THẢO LUẬN Đầu tiên, chúng tôi mô phỏng sự truyền mode của các mode để nhận ra chức năng phân tách kênh để phân tích các kết quả truyền dẫn của từng mode TE. Hình 4 thể hiện các kết quả bằng mô phỏng BPM bởi sự phân bố mẫu đường bao điện trường của lần lượt ba mode tương ứng TE0, TE1, TE2 theo tỉ lệ là 50:50 của thiết bị đã được đề xuất thiết kế tại bước sóng hoạt động là 1550nm. Kết quả cho thấy sự phù hợp với phân tích hoạt động của thiết bị ở trên, và một phần (a) (b) (c) nhỏ phát xạ không đáng kể từ lõi ra vỏ. Để đánh giá về hiệu năng của thiết bị về mặt quang học, Hình 4. Mẫu đường bao điện trường (contour map) cho bộ tách chúng tôi đánh giá theo tham số I.L (insertion loss) được ghép kênh phân chia cho 3 mode đề xuất: (a), (b), (c) lần lượt là 3 tính theo công thức sau: mode TE0, TE1, TE2 theo tỉ lệ 50:50. độ phân cực) như nhau sẽ tái hợp theo sóng dừng để tạo lại ISBN 978-604-80-7468-5 401
Hội nghị Quốc gia lần thứ 25 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2022) Hình 6. Kết quả mô phỏng đặc tính truyền đạt của bộ ghép theo Hình 7. Kết quả mô phỏng đặc tính truyền đạt của bộ ghép theo dung sai chiều cao ΔW (nm) thỏa mãn điểm tối ưu tách và biến dung sai chiều cao Δh (nm) thỏa mãn điểm tối ưu tách và biến đổi mode phân chia theo tỉ lệ 50:50. đổi mode phân chia theo tỉ lệ 50:50. P  thay đổi chiều cao ống dẫn sóng là ±10nm cho suy hao chèn I .L  10 log10  out  (4) tốt với độ biến đổi nhỏ trong phạm vi biến đổi của I.L chỉ  Pin  cỡ 1.5dB trong khoảng dung sai đã khảo sát. Trong đó Pin là công suất đầu vào của ống dẫn sóng được Toàn bộ cấu trúc đề xuất chỉ được bố trí trên một diện tích chuẩn hóa bằng 1đơn vị công suất tại đầu vào, Pout là công tích hợp nhỏ nằm trong phạm vi kích thước (footprint) hình suất mong muốn thu được tại đầu ra. chữ nhật 10μm500μm=5000μm2 như được thấy trong Tiếp theo, chúng ta sẽ đánh giá về khoảng băng làm việc toàn bộ phạm vi mô phỏng ở Hình4. Kích thước nhỏ gọn của thiết bị được đề xuất theo tham số I.Lmn trong đó như vậy cùng với đặc tính quang học tốt về suy hao chèn m=0,1,2 là bậc của mode; n=1,2 lần lượt là đầu ra bên phải trong một dải phổ rộng 100nm (từ 1500nm÷1600nm) cho bên trái của thiết bị. Chúng tôi mô phỏng 3D-BPM theo phổ thấy vi mạch có thể ứng dụng trong vai trò của thiết bị xử lý bước sóng từ 1.5µm-1.65 µm cho thấy đối với tỉ lệ 50:50, tín hiệu phân chia theo mode của công nghệ MDM và các I.L dao động nhỏ hơn 9dB cho cả ba mode, đối với mode hệ thống thông tin quang tốc độ cao băng rộng thế hệ mới. TE1 và mode TE2 đỉnh cong cao nhất tại bước sóng 1550nm IV. KẾT LUẬN còn mode TE0 và TE1 đường cong đều tại bước sóng 1575nm-1.6nm như được thể hiện ở trên Hình5. Bài báo trình bày đề xuất thiết kế cho vi mạch quang chia 3-dB đồng đều của ba mode dẫn sóng trực giao dựa trên Dung sai chế tạo rất quan trọng đối với thiết bị vì mọi quy công nghệ quang tử Silic và nền tảng vật liệu SOI. Cấu kiện trình sản xuất đều có suy hao. Đối với nghiên cứu dựa trên dựa trên các cấu trúc tiếp giáp chữ Ψ, các ống dẫn sóng hình mô phỏng cần đánh giá suy hao chế tạo để xem xét hiệu suất sin và các bộ ghép giao thoa đa mode là những phần tử cơ hệ thống. Chúng ta biết rằng, chiều cao của ống dẫn sóng bản của vi mạch tích hợp dựa trên công nghệ quang tử Silic. được thiết lập theo chiều cao kênh dẫn silic của ống dẫn Việc tối ưu thiết kế và đánh giá đặc tính quang học thực hiện sóng SOI tiêu chuẩn loại 220nm. Trong thực tế, chất lượng qua mô phỏng số 3D-BPM. Các kết quả mô phỏng cho thấy phiến SOI sử dụng trong công nghệ chế tạo chip tích hợp cỡ cấu trúc phân chia mode hoạt động với suy hao chèn thấp và lớn VLSI nói chung và chip quang tử nói riêng phụ thuộc dung sai chế tạo lớn trong một dải phổ rộng. Bên cạnh đó, vào mẫu cung cấp của nhà sản xuất phiến. Mặt khác, sự cấu trúc thiết kế có kích thước tích hợp nhỏ, do đó hứa hẹn chính xác độ rộng ống dẫn sóng đạt được do phụ thuộc công tiềm năng ứng dụng lớn trong các vi mạch tích hợp quang nghệ chế tạo Ebeam hay DUV. Cũng vậy, độ chính xác thiết tử cỡ lớn cũng như các hệ thống xử lý tín hiệu trong công kế mô phỏng phụ thuộc độ chính xác của mô hình mô phỏng. nghệ ghép kênh phân chia theo mode mật độ cao. Do vậy, ta phải khảo sát các dung sai chế tạo đối với thiết bị theo độ rộng và chiều cao ống dẫn sóng. Đối với dung sai THAM KHẢO theo chiều rộng ống dẫn sóng đầu vào ΔW được thể hiện trên [1] Y. Tan, H. Wu, and D. Dai, “Silicon-Based Hybrid Hình6, với sự thay đổi của độ rộng trong phạm vi ±20nm. (de)Multiplexer for Wavelength-/Polarization-Division- Đối với tỉ lệ 50:50 ta thấy suy hao chèn của mode TE1 nhỏ Multiplexing,” J. Light. Technol., vol. 36, no. 11, pp. 2051– hơn suy hao chèn của mode TE0 và mode TE2 nhỏ hơn 5dB 2058, 2018. với mức thăng giáng chỉ từ 4.3dB÷5dB. [2] N. Bai et al., “Mode-Division Multiplexed Transmission With Inline Few-Mode Fiber Amplifier,” Opt. Express, vol. 20, no. Tiếp theo, chúng tôi nghiên cứu sự thay đổi của chiều cao 3, pp. 2668–2680, 2012, doi: 10.1364/OE.20.002668. ống dẫn sóng Δh (nm) trong phạm vi ±10nm được thể hiện [3] E. Granot and S. Sternklar, “Limitations to bit-rate and spatial trên Hình7. Đối với tỉ lệ 50:50 mode TE1 và mode TE2 có capacity of an optical data transmission channel,” J. Opt. A, đồ thị là một đường cong giảm dần, hai đồ thị song song với vol. 4, no. 6, pp. 2–4, 2002. [4] R. Essiambre et al., “Capacity Limits of Optical Fiber nhau khi Δh  0nm đồ thị bão hòa; mode TE0 khi Δh tăng thì Networks,” J. Light. Technol., vol. 28, no. 4, pp. 662–701, suy hao chèn cũng tăng suy hao chèn của các mode dao động 2010, doi: 10.1109/JLT.2009.2039464. từ 4.4dB÷5.8dB. Theo những khảo sát cho thấy đối với độ [5] D. Melati, A. Alippi, A. Annoni, N. Peserico, and A. Melloni, rộng của ống dẫn sóng thay đổi trong phạm vi ±20nm và sự “Integrated all-optical MIMO demultiplexer for 8-channel ISBN 978-604-80-7468-5 402
Hội nghị Quốc gia lần thứ 25 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2022) MDM-WDM transmission,” Opt. Lett., vol. 42, no. 2, pp. [23] P. A. Besse, M. Bachmann, H. Melchior, L. B. Soldano, and 342–345, 2017, doi: https://doi.org/10.1364/OL.42.000342. M. K. Smit, “Optical Bandwidth and Fabrication Tolerances [6] D. Ge et al., “Experimental demonstration of ROADM of Multimode Interference Couplers,” J. Light. Technol., vol. functionalities for hybrid MDM-WDM optical networks,” in 12, no. 6, pp. 1004–1009, 1994, doi: 10.1109/50.296191. 2016 Optical Fiber Communications Conference and [24] M. Bachmann, P. A. Besse, and H. Melchior, “General self- Exhibition (OFC), pp. 1–3. imaging properties in N × N multimode interference couplers [7] D. Soma et al., “257-Tbit/s Weakly Coupled 10-Mode C + L- including phase relations,” Appl. Opt., vol. 33, no. 18, pp. Band WDM Transmission,” J. Light. Technol., vol. 36, no. 6, 3905–3911, 1994, doi: 10.1364/AO.33.003905. pp. 1375–1381, 2018, doi: 10.1109/JLT.2018.2792484. [8] Y. Zhang et al., “On-chip silicon polarization and mode handling devices,” Front. Optoelectron., vol. 11, no. 1, pp. 77–91, 2018, doi: 10.1007/s12200-018-0772-6. [9] Y. Sun, Y. Xiong, and W. N. Ye, “Experimental demonstration of a two-mode (de)multiplexer based on a taper-etched directional coupler,” Opt. Lett., vol. 41, no. 16, p. 3743, 2016, doi: 10.1364/OL.41.003743. [10] M. Mihara, Y. Shinohara, H. Kishikawa, N. Goto, and S. I. Yanagiya, “Modulation format conversion from BPSK to QPSK using delayed interferometer and pulse shaping filter,” in 2014 IEEE Photonics Conference, IPC 2014, 2014, vol. 5, pp. 82–83, doi: 10.1109/IPCon.2014.6995221. [11] G. W. Lu et al., “Monolithically Integrated Quad Mach- Zehnder IQ Modulator for Optical 16-QAM Generation,” Opt. InfoBase Conf. Pap., no. Im, pp. 7–8, 2010, doi: 10.1364/cleo.2010.cpda7. [12] Y. Li, “Investigation of 64-QAM optical modulator with paralleled dual-drive MZMs driven by binary signals,” Phys. Commun., vol. 25, pp. 315–318, 2017, doi: 10.1016/j.phycom.2017.02.003. [13] R. Yin, J. Teng, and S. Chua, “A 1 × 2 optical switch using one multimode interference region,” Opt. Commun., vol. 281, no. 18, pp. 4616–4618, 2008, doi: 10.1016/j.optcom.2008.05.042. [14] S. Okamoto, S. Shimizu, Y. Arakawa, and N. Yamanaka, “Frame loss evaluation of optical layer 10 Gigabit Ethernet protection switching using PLZT optical switch system,” IEICE Trans. Commun., vol. E92-B, no. 3, pp. 1017–1019, 2009, doi: 10.1587/transcom.E92.B.1017. [15] G. B. Cao, F. Gao, J. Jiang, and F. Zhang, “Directional couplers realized on silicon-on-insulator,” IEEE Photonics Technol. Lett., vol. 17, no. 8, pp. 1671–1673, 2005, doi: 10.1109/LPT.2005.851959. [16] R. K. Gupta, S. Chandran, and B. K. Das, “Wavelength- Independent Directional Couplers for Integrated Silicon Photonics,” J. Light. Technol., vol. 35, no. 22, pp. 4916–4923, 2017, doi: 10.1109/JLT.2017.2759162. [17] D. S. Levy et al., “Fabrication of Ultracompact 3-dB 2 2 MMI Power Splitters,” Photonics Technol. Lett., vol. 11, no. 8, pp. 1009–1011, 1999. [18] Y. Luo, Y. Yu, M. Ye, C. Sun, and X. Zhang, “Integrated dual-mode 3 dB power coupler based on tapered directional coupler,” Sci. Rep., vol. 6, pp. 1–7, 2016, doi: 10.1038/srep23516. [19] S. H. Chang et al., “Mode- and wavelength-division multiplexed transmission using all-fiber mode multiplexer based on mode selective couplers,” Opt. Express, vol. 23, no. 6, p. 7164, 2015, doi: 10.1364/oe.23.007164. [20] Y. Li, C. Li, C. Li, B. Cheng, and C. Xue, “Compact two- mode (de)multiplexer based on symmetric Y-junction and Multimode interference waveguides,” Opt. Express, vol. 22, no. 5, p. 5781, 2014, doi: 10.1364/OE.22.005781. [21] L. B. Soldano and E. C. M. Pennings, “Optical Multi-Mode Interference Devices Based on Self-Imaging: Principles and Applications,” J. Light. Technol., vol. 13, no. 4, pp. 615–627, 1995, doi: http://dx.doi.org/10.1109/50.372474. [22] M. Bachmann, P. A. Besse, and H. Melchior, “Overlapping- image multimode interference couplers with a reduced number of self-images for uniform and nonuniform power splitting,” Appl. Opt., vol. 34, no. 30, pp. 6998–6910, 1995. ISBN 978-604-80-7468-5 403

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2428 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.