Электронно-управляемая интегрально-оптическая подстроечная линия задержки
Аннотация
Постановка проблемы. Компенсация фазовых искажений в волоконно-оптических линиях связи является критически важной задачей для радиоинтерферометрии, активных фазированных антенных решеток (АФАР) и систем квантовой коммуникации. Существующие решения на основе термооптических элементов обладают высоким энергопотреблением и низким быстродействием (единицы миллисекунд), что ограничивает их применение в современных высокоскоростных системах.
Цель. Разработать интегрально-оптическую подстроечную линию задержки на технологии кремний-на-изоляторе (КНИ), лишенной недостатков термооптических аналогов благодаря применению кольцевых модуляторов с электронным управлением и провести ее моделирование.
Результаты. Разработана и промоделирована четырехразрядная схема линии задержки с шагом переключения 5 пс и максимальным временем задержки 75 пс. Спроектированы и оптимизированы ключевые элементы схемы: полосковые волноводы (поперечное сечение 500×200 нм²), Y‑делители/сумматоры (размер <15×7 мкм, потери 3 дБ) и кольцевые модуляторы (добротность Q = 61000, глубина модуляции >24 дБ). Суммарные потери устройства не превышают 15 дБ.
Практическая значимость. Предложенное устройство предназначено для применения в устройствах управления лучом в АФАР, а также в качестве быстродействующего и энергоэффективного модуля компенсации фазовых искажений в перспективных системах радиоинтерферометрии и квантовой коммуникации. Использование электронного управления и стандартной КНИ-технологии позволяет интегрировать оптическую линию задержки с электронными компонентами на единой подложке.
- Поступила
- 02.10.2025
- Одобрена
- 14.10.2025
- Принята
- 30.10.2025
Для цитирования
Витько В.В., Никитин А.А., Стоякина В.О., Емельянов А.А., Устинов А.Б. Электронно-управляемая интегрально-оптическая подстроечная линия задержки // Радиотехника. 2025. Т. 89. № 11. С. 178−184. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202511-22
Список источников
- Унченко И.В., Емельянов А.А. Особенности построения радиофотонных приемопередающих каналов бортовых систем связи, радиолокации и радиомониторинга // Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника. 2023. Т. 26. № 1. С. 58−67.
- Никитин А.А., Витько В.В., Емельянов А.А., Устинов А.Б. Интегрально-оптическая подстроечная линия задержки для применения в волоконно-оптических линиях связи // Радиотехника. 2023. Т. 87. № 11. С. 47−53.
- Dube-Demers R. et al. Analytical modeling of silicon microring and microdisk modulators with electrical and optical dynamics // Journal of Lightwave Technology. 2015. Т. 33. № 20. С. 4240−4252.
- Chrostowski Lukas, Michael Hochberg. Silicon photonics design: from devices to systems. Cambridge University Press. 2015.
- Soref R., Bennett B. Electrooptical effects in silicon // IEEE journal of quantum electronics. 1987. Т. 23. № 1. С. 123−129.