Predstavljamo silicijski fotonski Mach-Zendeov modulatorMZM modulator
TheMach-zende modulator je najvažnija komponenta na kraju odašiljača u 400G/800G silicijskim fotonskim modulima. Trenutno postoje dvije vrste modulatora na kraju odašiljača masovno proizvedenih silicijskih fotonskih modula: Jedna vrsta je PAM4 modulator temeljen na jednokanalnom načinu rada od 100 Gbps, koji postiže prijenos podataka od 800 Gbps putem paralelnog pristupa s 4 kanala / 8 kanala i uglavnom se primjenjuje u podatkovnim centrima i GPU-ima. Naravno, jednokanalni silicijski fotonski Mach-Zeonde modulator od 200 Gbps koji će se natjecati s EML-om nakon masovne proizvodnje od 100 Gbps ne bi trebao biti daleko. Druga vrsta jeModulator inteligencijeprimjenjuje se u koherentnoj optičkoj komunikaciji na velike udaljenosti. Koherentno potonuće spomenuto u sadašnjoj fazi odnosi se na udaljenost prijenosa optičkih modula u rasponu od tisuća kilometara u gradskoj okosnici mreže do ZR optičkih modula u rasponu od 80 do 120 kilometara, pa čak i do LR optičkih modula u rasponu od 10 kilometara u budućnosti.
Princip velike brzinesilicijevi modulatorimože se podijeliti na dva dijela: optiku i elektriku.
Optički dio: Osnovni princip je Mach-Zeundov interferometar. Snop svjetlosti prolazi kroz razdjelnik snopa 50-50 i postaje dva snopa svjetlosti jednake energije, koji se nastavljaju prenositi u dva kraka modulatora. Faznom kontrolom na jednom od krakova (tj. indeks loma silicija mijenja se grijačem kako bi se promijenila brzina širenja jednog kraka), konačna kombinacija snopa provodi se na izlazu oba kraka. Fazna duljina interferencije (gdje vrhovi oba kraka dosežu istovremeno) i poništavanje interferencije (gdje je fazna razlika 90°, a vrhovi su nasuprot dolinama) mogu se postići interferencijom, čime se modulira intenzitet svjetlosti (što se u digitalnim signalima može shvatiti kao 1 i 0). Ovo je jednostavno razumijevanje, a ujedno i metoda kontrole radne točke u praktičnom radu. Na primjer, u komunikaciji podataka radimo na točki 3dB nižoj od vrha, a u koherentnoj komunikaciji radimo bez svjetlosne točke. Međutim, ova metoda kontrole fazne razlike putem zagrijavanja i odvođenja topline za kontrolu izlaznog signala traje jako dugo i jednostavno ne može zadovoljiti naš zahtjev za prijenos od 100 Gpbs u sekundi. Stoga moramo pronaći način za postizanje brže modulacije.
Električni dio uglavnom se sastoji od PN spoja koji treba promijeniti indeks loma na visokim frekvencijama i strukture elektrode putujućeg vala koja usklađuje brzinu električnog i optičkog signala. Princip promjene indeksa loma je efekt disperzije plazme, također poznat kao efekt disperzije slobodnih nosioca. Odnosi se na fizički efekt da se, kada se promijeni koncentracija slobodnih nosioca u poluvodičkom materijalu, realni i imaginarni dio vlastitog indeksa loma materijala također mijenjaju u skladu s tim. Kada se koncentracija nosioca u poluvodičkim materijalima poveća, koeficijent apsorpcije materijala se poveća, dok se realni dio indeksa loma smanji. Slično tome, kada se nosioci u poluvodičkim materijalima smanje, koeficijent apsorpcije se smanji, dok se realni dio indeksa loma poveća. S takvim efektom, u praktičnim primjenama, modulacija visokofrekventnih signala može se postići reguliranjem broja nosioca u prijenosnom valovodu. Na kraju se na izlaznom položaju pojavljuju signali 0 i 1, koji učitavaju električne signale velike brzine na amplitudu intenziteta svjetlosti. Način da se to postigne je putem PN spoja. Slobodnih nositelja čistog silicija vrlo je malo, a promjena količine nije dovoljna da bi se zadovoljila promjena indeksa loma. Stoga je potrebno povećati bazu nositelja u prijenosnom valovodu dopiranjem silicija kako bi se postigla promjena indeksa loma, a time i veća brzina modulacije.
Vrijeme objave: 12. svibnja 2025.