Optischer Mischer - Schaltungen für drahtlose Kommunikationstechnologien verbessern
Ref.-Nr. 5782
Keywords: Elektrooptischer Mischer, optoelektronische Bauelemente, Elektrooptischer Multiplizierer
Elektrooptische Mischer sind optoelektronische Bauelemente, die bei der Datenübertragung via Glasfaser in einer Vielzahl von Radar- und Kommunikationsanwendungen eingesetzt werden.
Üblicherweise werden optische Signale zunächst mittels einer Photodiode in ein elektrisches Signal gewandelt, das anschließend über einen Transimpedanzverstärker (TIA) in ein Spannungssignal umgewandelt und verstärkt wird. Durch die vorliegende Erfindung kann auf den Transimpedanzverstärker verzichtet werden. So können Zwei-Quadranten-Multiplizierer sowie auch Vier-Quadranten-Mischer kostengünstiger und platzsparender realisiert werden.
Dazu wird die Ladung, die in der Photodiode erzeugt wird, nach Anpassung der Impedanz zwischen Photodiode und Linear-Zeit-Varianten-System (Matching Network) mit dem elektrischen Lokaloszillatorsignal (LO) in einem Switching Quad multipliziert. Der Switching Quad ist hierbei das Linear-Zeit-Varianten-System. Das LO-Signal kann hierbei auch das Signal aus der Photodiode sein, wobei dann die Schaltung als Frequenzverdoppler arbeitet (siehe Abb. 1). Analog wird die Funktionsweise beim Vier-Quadranten-Mischer realisiert (siehe Abb. 2).
Vorteile
- Kostengünstig
- Reduktion der Chipfläche
- Einfaches Schaltungskonzept
- Geringe Komplexität
- Geringe Leistungsaufnahme
Kommerzielle Anwendung
Diese Schaltungsarchitektur hat eine geringere Leistungsaufnahme, bei geringerer Komplexität und geringerem Rauschen. Die sonst erforderliche Chipfläche kann um die Größe des TIAs bzw. des Mach-Zehner Modulators (MZM) reduziert werden. Die zu erwartende Bandbreite hängt vom Entwurf der Anpassnetzwerke sowie von der verwendeten Halbleitertechnologie ab. Die Lokaloszillatorspannung (LO) muss im Vergleich zum MZM nur eine Spannung von >3UT ( 75 mV) erreichen, die deutlich niedriger ist als 2-3 V. Ferner muss bei dem vorgestellten Vier-Quadranten-Mischer kein extra DC-balancierter Buffer eingesetzt werden, um ein voll differentielles Signal zu erzeugen.
Aktueller Stand
Simulationsergebnisse und ein erster Labor-Demonstrator können im Labor der Universität Paderborn gezeigt werden. Eine Patentanmeldung beim Deutschen Marken- und Patentamt ist erfolgt. Wir bieten interessierten Unternehmen die Möglichkeit der Lizenzierung sowie die Weiterentwicklung der Technologie mit den Erfindern aus der Universität Paderborn an.
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Eine Erfindung der Universität Paderborn.
