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揭秘,UTC-PD是如何憑實力在高速系統中暢游!

更新時間:2020-05-22 點擊量:2454

2008年將該系統用于北京奧運會賽事直播演示!

2009年進行了5.8 km 的遠距離傳輸實驗,還進行了雨衰統計實驗!

2010年使用天線極化復用技術實現雙向10 Gbps 或單向20 Gbps 傳輸速率!

2012年在前面極化復用的模式變化器基礎上進行了改進,實現了雙向10 Gbps 與10 GbE 的無縫連接!

對,你沒看錯,圖上這個系統就是NTT 公司利用0.12 THz 系統做的各種通信系統實物與實驗場景。

 

首先,在2004 年~2006 年期間,NTT 公司采用基于UTC-PD 的光電變換太赫茲源和光學MZM 調制的發(fā)射機,以及肖特基二極管檢測接收機研制了0.125 THz 通信系統,如下圖(a),(b)所示:

在上圖(a)中使用62.5 GHz 信號調制光波,通過平面分波電路產生相隔0.125 THz 光信號,此光信號受發(fā)射數據(數據先由光信號轉換為電信號)的調制,然后進入UTC-PD 進行光電轉換,產生0.125 THz 的調制波,經過放大后饋入天線發(fā)射;接收端經天線后進入低噪放、檢波器變成基帶信號,經過放大、時鐘數據恢復、電-光轉換成光信號數據輸出,如上圖(b)所示。

其次,該系統進行了10 Gbps,300 m~800 m 的傳輸實驗,成為太赫茲通信的標志性成果。隨著InP HEMT TMIC 技術的發(fā)展,NTT 公司研究了全電子學0.12 THz 發(fā)射機代替了原來的光電變換發(fā)射機,如上圖(c)所示,15.625 GHz信號經8 倍頻至0.125 THz,而輸入的光信號數據經光-電轉換為電信號數據后對0.125 THz 載波進行ASK 調制,然后經過二級放大器放大后(40 mW)輸出至天線。接收端仍然采用肖特基二極管檢測技術來實現。上圖(d):表格列出了光電結合和全電子2 種技術的比較,顯然全電子技術具有明顯的優(yōu)勢。

因此,該模塊因其*的性能,一經推出就收到了市場的*。

UTC-PD(Uni-Traveling-Carrier Photodiode,單行載流子光電二極管)是NTT公司推出的太赫茲混頻器,采用行業(yè)應用的技術產生太赫茲輻射,兩束波長不同的激光拍頻到UTC-PD中,形成頻率在75GHz-2.5THz范圍內的太赫茲輻射。其結構特點是由p型中性光吸收層和n型寬帶隙集結層構成,并且只用電子作為有源載流子。由于電子漂移速度遠高于空穴,因此需要更強的入射激光激發(fā)產生更大量的電子才能引起電子的囤積,所以與PIN-PD相比,UTC-PD有效地抑制了空間電荷效應,使得輸出信號下降沿更為迅速,這就極大程度上提升了探測器的響應速度。NTT公司共有兩種UTC-PD光混頻模塊可供選擇:波導耦合式,適用于THz通訊;集成天線式,適用于THz光譜及成像。

產品特點

• 與傳統高速PIN-PD 相比,UTC-PD 的響應速度更快

•  高效率CW THz發(fā)生器

•  波導耦合式光電混頻器,W、F、D、J波段可選

•  集成天線式光電混頻器,bow-tie、log-periodic天線可選

產品參數

下圖為波導式UTC-PD和集成天線式UTC-PD的示意圖

 

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