太赫兹折叠波导慢波电路及功率合成技术

针对太赫兹频段行波管输出功率较小的瓶颈以及对紧凑型设计的明确需求,提出一种管内功率合成的0.34 THz折叠波导行波管结构。首先,对太赫兹折叠波导慢波结构的高频特性进行了研究,通过仿真计算得到了其色散特性和耦合阻抗,0.34 THz处归一化相速度为0.248,耦合阻抗为0.46Ω;其次,提出了用于管内功率合成的3 dB定向耦合器结构设计,分析表明,其在0.31~0.368 THz范围内,幅度平衡度在±0.19 dB以内,隔离度优于24 dB;最后,完成了基于3 dB定向耦合器管内功率合成的折叠波导行波管基本结构设计并构建了仿真模型,仿真结果表明,最大输出功率为9.16 W,增益为26.6 dB,3 dB带宽达到21 GHz。作为对比,单个折叠波导行波管输出功率为6.18 W,故管内合成的折叠波导行波管的输出功率是单个行波管输出功率的1.48倍;此外,与采用常规外置功率合成结构的双行波管组件设计相比,管内功率合成折叠波导行波管的横向尺寸至少缩减了56.5%。

硅基微环调制器耦合状态对高速PAM4通信系统的性能影响分析

基于VPI Transmission Maker和Matlab搭建硅基微环调制器(Si-MRM)系统级模型,全面定量分析了Si-MRM在不同耦合状态以及耦合量下产生高速四电平脉冲幅度调制(PAM4)信号时的性能差异。仿真结果表明,当器件带宽足够支撑调制速率时,相较于其他耦合状态,临界耦合状态可以获得更优的系统性能,此时在光场在腔内环绕一周的透过率a与自耦合系数t取值为0.71~0.83时可以获得最佳系统性能,并且当a(t)值从0.59逐渐变化到0.91时产生的信号的最大功率代价为4.2 dB。对于过耦合状态以及弱耦合状态,t值变化或者a值变化时均会导致系统性能劣化至接近临界耦合状态,只有t值相较于临界耦合取值有微小的变化(0.71~0.79)或者a值相较于临界耦合取值有微小的变化(0.71~0.79)时,才可以取得与临界耦合[a(t)值均为0.75]接近的系统性能;当器件带宽不足以支撑调制速率时,对于临界耦合状态,a(t)值增加到0.91时,器件带宽有效增大,系统性能得到显著提升。此时,对于过耦合状态,只有增大a值到0.83~0.91才可获得软判决门限阈值以下的误码率性能,并且此时系统性能优于临界耦合。但对于弱耦合状态,均不存在性能优于临界耦合的情况。本文工作对于定量评估Si-MRM因为加工、测试、网络部署等导致的耦合状态抖动进而产生的高速调制信号性能变化,以及基于MRM实现下一代800 Gbit/s和1.6 Tbit/s片级高速光互联具有指导意义。