5G原子鐘的光源選擇

5G時代的來臨代表著更迅速的信息傳輸，更龐大的信息容量，如何保證信息的準(zhǔn)確同步，這對于信息的傳輸有決定性的意義。作為目前世界上最精準(zhǔn)的計(jì)時標(biāo)準(zhǔn)，原子鐘在提高系統(tǒng)時間同步精確度上起到重要的作用。

參考通訊基站對功耗，占地，成本的考慮，半導(dǎo)體激光器由于其體積小，功耗低，成本相對較小等優(yōu)點(diǎn)在原子鐘頻率參考源中脫穎而出。目前能夠用做原子鐘頻率參考源的激光管主要為DFB(Distributed Feedback Laser)和DBR(Distributed Bragg Grating Laser)。這兩種技術(shù)的原理類似，都是通過將頻率穩(wěn)定光柵寫入激光芯片結(jié)構(gòu)中，從而實(shí)現(xiàn)1. 對中心波長的精確鎖定 2. 小于1MHz 的精細(xì)線寬。然而正如名稱不同所示，這兩種技術(shù)在結(jié)構(gòu)上有著較大的區(qū)別，在性能上也有不同的表現(xiàn)。

1. 結(jié)構(gòu)不同

   

	DFB	DBR
單管結(jié)構(gòu)示意

 

雖同采用光柵選擇并鎖定頻率，DFB結(jié)構(gòu)光柵分布于整個有源區(qū)內(nèi)，頻率鎖定機(jī)制強(qiáng)大，工序精密復(fù)雜。DBR的光柵分布于有源區(qū)兩側(cè)，布拉格光柵對激光腔內(nèi)頻率進(jìn)行挑選。

結(jié)構(gòu)的不同也導(dǎo)致性能上的差異。從總體上而言，這兩種技術(shù)的表現(xiàn)不分伯仲，但如果仔細(xì)分析，也可以看出其中的些許差別。

 

2. 性能比較

	DFB 激光	DBR 激光
線寬	典型值 0.6 MHz	典型值0.7 MHz
閾值電流	≤ 70 mA	≤ 70 mA
斜率效率	0.7 W/A (與波長相關(guān))	0.7 W/A (與波長相關(guān))
邊模抑制比	≥ 30 dB 典型值45 dB	≥ 30 dB 典型值45 db
波長調(diào)諧電流參數(shù)	3  pm/mA	2 pm/mA
輸出能量	40 … 150 mW cw (與波長相關(guān))	10 … 100 mW cw (與波長相關(guān))

 對DFB/DBR激光穩(wěn)定性影響非常大的一個現(xiàn)象是模式跳躍，它是由于光柵與激光增益曲線鎖定模式轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生的暫時性多縱模現(xiàn)象。由于工藝的不同，DFB和DBR在跳模的特性上有著不同的表現(xiàn)

	DFB 激光	DBR 激光
電流調(diào)制中光譜圖
不同溫度下電流調(diào)制中模式情況
現(xiàn)象概要	*  無跳模范圍廣 *  電流調(diào)制參數(shù)高，并保持恒定不變	*  無跳模范圍小 *  跳模時波長藍(lán)移：調(diào)諧范圍越廣電流調(diào)制參數(shù)越低

 

通過對材料的挑選可實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)波長處跳?，F(xiàn)象的排除，從而達(dá)到目標(biāo)波長處的穩(wěn)定精準(zhǔn)操作。

 

總部位于柏林，德國eagleyard 作為著名鎵砷基高能半導(dǎo)體研究所FBH的科研成果轉(zhuǎn)換，在兩種工藝上均有著長期的經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過對兩種工藝的比對，eagleyard 為630-1130nm間主要應(yīng)用波長提供最優(yōu)的解決方案。其DFB/DBR激光在工業(yè)，科研，以及航天客戶中口碑頗佳，是頻率參考激光二極管的首選。

在原子鐘方向上，eagleyard的激光遍布世界各大研究所實(shí)驗(yàn)室，基于其元件生產(chǎn)出的原子鐘不僅在工業(yè)中得以應(yīng)用，更是走出地球，隨冷原子實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星飛向太空。我們期待著依托這些年來積攢下來的工藝經(jīng)驗(yàn)，為5G通訊堅(jiān)守微秒級的精準(zhǔn)。

為順應(yīng)原子鐘微型化的趨勢，eagleyard特推出TO5封裝，內(nèi)置Peltier制冷，配備PD的Rb D2線DFB激光，其余波長歡迎咨詢。

番外：

VCSEL 因其成本低耗能低，無疑也成為微型原子鐘光源的一種可能，但由于精度不夠（線寬在100MHz左右），單管能量偏低（0.3mW），其性能自然不能與DFB/DBR激光相提并論。

 

在中國區(qū)市場，憑借同中國區(qū)代理富泰科技（Photonteck Company Limited）的通力合作， 這些高性能的產(chǎn)品也已經(jīng)在國內(nèi)相關(guān)項(xiàng)目上獲得小批量應(yīng)用， 為國內(nèi)客戶提供有力的核心支撐。

 

關(guān)于富泰科技 
       富泰科技（香港）有限公司正式成立于2005年，專注于先進(jìn)光電技術(shù)應(yīng)用，為光通信、工業(yè)與科研用戶提供專業(yè)的物料選型、核心器件供應(yīng)以及系統(tǒng)方案支持。我們的客戶群體涵括通信行業(yè)系統(tǒng)集成商及國內(nèi)外光通信器件、模塊制造商、光電領(lǐng)域高校、重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等。如今，我們服務(wù)的市場覆蓋光纖通信、傳感、精密光譜、量子信息處理和半導(dǎo)體制造等領(lǐng)域。 

 

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