I modulatori esterni sono dispositiviche, insieme ad un laser SLM in CW, permettono di ottenere una modulazione di ampiezza (quasi) ideale.

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Berto Parodi
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Reti in fibra ottica /8 Introduzione / I modulatori esterni sono dispositiviche, insieme ad un laser SLM in CW, permettono di ottenere una modulazione di

1 Reti in fibra ottica /8 Introduzione / I modulatori esterni sono dispositiviche, insieme ad un laser SLM in CW, permettono di ottenere una modulazione di ampiezza (quasi) ideale. I modulatori esterni sono utilizzati per evitare il problema della modulazione di fase/frequenza spuria tipica della modulazione diretta. /8

2 Introduzione / I bias (t)= constante P opt (t)= constante Modulatore esterno (t)=f( v(t) ) CW laser v(t) 3/8 Classificazione modulatori esterni Esistono sostanzialmente due tipologie di modulatori esterni: modulatori Mach-Zehnder in niobato di litio modulatori ad elettro-assorbimento (EAM Electro-Absorption Modulator). 4/8

3 Modulatori Mach-Zehnder / I modulatori Mach-Zehnder (o MZM) sono basati sullo stesso principio dei filtri Mach-Zehnder: interferenza costruttiva o distruttiva tra due diversi percorsi ottici. 5/8 Modulatori Mach-Zehnder / Sono realizzati utilizzando le proprietà del Niobato di Litio Effetto elettro-ottico: variazione dell indice di rifrazione a seguito di un forte campo elettrico applicato. Integrated Optic Waveguides app Optical fiber output Electrodes Optical fiber input LiNbO 3 Substrate 6/8

4 Principio di funzionamento / Ein E E = Ee = E e ; E = Ee = E e jk jk E = out ( E + E ) = Ein ( e + e ) jφ jk jφ jk in in in in E + jk = Ee in cos k 7/8 Principio di funzionamento / Ein E E = Ee = E e ; E = Ee = E e jk jk E = out ( E + E ) = Ein ( e + e ) jφ jk jφ jk in in in in E + jk = Ee in cos k 8/8

5 Principio di funzionamento / Ein E E = Ee = E e ; E = Ee = E e jk jk E = out ( E + E ) = Ein ( e + e ) jφ jk jφ jk in in in in E + jk = Ee in cos k 9/8 Principio di funzionamento / Ein E E = Ee = E e ; E = Ee = E e jk jk E = out ( E + E ) = Ein ( e + e ) jφ jk jφ jk in in in in E + jk = Ee in cos k /8

6 Principio di funzionamento / Ein E E = Ee = E e ; E = Ee = E e jk jk E = out ( E + E ) = Ein ( e + e ) jφ jk jφ jk in in in in E + jk = Ee in cos k /8 Principio di funzionamento / Nella tipica configurazione in push-pull siha: =- = Ein ( ) cos ( ) E = E cos k P = P k out in out in Si osserva che l uscita è modulata in ampiezza, senza alcuna modulazione di fase (modulazione chirp-free ). /8

7 Funzioni di trasferimento MZM 3/8 Funzioni di trasferimento MZM 4/8

8 Funzioni di trasferimento MZM 5/8 Funzioni di trasferimento MZM in in 6/8

9 Funzioni di trasferimento MZM in π in 7/8 Funzioni di trasferimento MZM in π in 8/8

10 Funzioni di trasferimento MZM = π in in P Extinction Ratio = P out out db in π in 9/8 Applicazione dei MZM I modulatori MZM sono oggi i più utilizzati per le trasmissioni ad altissime prestazioni. Gli attuali dispositivicommerciali permettono di ottenere: Bande di modulazione superiori a Gb/s (fino a 4 Gb/s) Chirp praticamente nullo π = 3-5 Extinction ratio: 5- db. /8

11 Electro-Absorption Modulators / In alternativa ai modulatori MZM, sono stati sviluppati i modulatori ad elettro-assorbimento, (EAM) realizzati in materiale semiconduttore. Sibasano su: Fenomeno dell assorbimento in una giunzione p-n polarizzata inversamente Traslazione della curva di assorbimento in funzione della tensione applicata alla giunzione p-n. /8 Electro-Absorption Modulators / Curva di assorbimento l /8

12 Electro-Absorption Modulators / Curva di assorbimento l 3/8 Electro-Absorption Modulators / Curva di assorbimento l 4/8

13 Electro-Absorption Modulators / Curva di assorbimento Lunghezza d onda del laser CW in ingresso l l 5/8 Electro-Absorption Modulators / Curva di assorbimento Punti di lavoro a basso e alto assorbimento Lunghezza d onda del laser CW in ingresso l l 6/8

14 Confronto EAM-MZM / antaggi EAM: EAM commerciale richiede tensioni di pilotaggio più basse di MZM; essendo basato su dispositivo a semiconduttore, è possibile integrare un EAM con un laser direttamente sullo stesso chip; il costo complessivo è conseguentemente più basso delle soluzioni basate su MZM. 7/8 Confronto EAM-MZM / Svantaggi: gli EAM generano comunque una certa quantità di chirp (modulazione spuria di fase) - In questo senso, gli EAM sono un compromesso tra la modulazione diretta, e la modulazione esterna con MZM. 8/8

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