Predstavljamo silicijumski fotonski Mach-Zende modulatorMZM modulator
TheMach-zende modulator je najvažnija komponenta na kraju predajnika u 400G/800G silicijumskim fotonskim modulima. Trenutno postoje dvije vrste modulatora na kraju predajnika masovno proizvedenih silicijumskih fotonskih modula: Jedna vrsta je PAM4 modulator zasnovan na jednokanalnom režimu rada od 100 Gbps, koji postiže prenos podataka od 800 Gbps putem paralelnog pristupa sa 4 kanala / 8 kanala i uglavnom se primjenjuje u data centrima i GPU-ovima. Naravno, jednokanalni 200 Gbps silicijumski fotonski Mach-Zeonde modulator koji će se takmičiti sa EML-om nakon masovne proizvodnje od 100 Gbps ne bi trebao biti daleko. Druga vrsta je...Modulator inteligencijeprimjenjuje se u koherentnoj optičkoj komunikaciji na velike udaljenosti. Koherentno potonuće koje se spominje u sadašnjoj fazi odnosi se na udaljenost prijenosa optičkih modula u rasponu od hiljada 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 brzinesilicijumski 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 pretvara se u dva snopa svjetlosti jednake energije, koji se nastavljaju prenositi u dva kraka modulatora. Faznom kontrolom na jednom od krakova (tj. indeks prelamanja silicija se mijenja grijačem kako bi se promijenila brzina širenja jednog kraka), konačna kombinacija snopa se vrši na izlazu oba kraka. Fazna dužina interferencije (gdje vrhovi oba kraka dostižu 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 tačke u praktičnom radu. Na primjer, u komunikaciji podataka radimo na tački 3dB nižoj od vrha, a u koherentnoj komunikaciji radimo na tački bez svjetlosne tačke. Međutim, ova metoda kontrole fazne razlike putem zagrijavanja i odvođenja toplote za kontrolu izlaznog signala traje veoma dugo i jednostavno ne može ispuniti naš zahtjev za prijenos od 100 Gpbs u sekundi. Stoga moramo pronaći način da postignemo bržu brzinu modulacije.
Električni dio se uglavnom sastoji od PN spoja koji treba promijeniti indeks prelamanja na visokim frekvencijama i strukture elektrode putujućeg vala koja usklađuje brzinu električnog i optičkog signala. Princip promjene indeksa prelamanja je efekat disperzije plazme, također poznat kao efekat disperzije slobodnih nosilaca. Odnosi se na fizički efekat da se, kada se promijeni koncentracija slobodnih nosilaca u poluprovodničkom materijalu, realni i imaginarni dijelovi vlastitog indeksa prelamanja materijala također mijenjaju u skladu s tim. Kada se koncentracija nosilaca u poluprovodničkim materijalima poveća, koeficijent apsorpcije materijala se povećava, dok se realni dio indeksa prelamanja smanjuje. Slično tome, kada se nosioci u poluprovodničkim materijalima smanje, koeficijent apsorpcije se smanjuje, dok se realni dio indeksa prelamanja povećava. S takvim efektom, u praktičnim primjenama, modulacija visokofrekventnih signala može se postići regulisanjem broja nosilaca u prenosnom talasovodu. Na kraju, na izlaznoj poziciji se 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 nosioca čistog silicija je vrlo malo, a promjena količine nije dovoljna da bi se zadovoljila promjena indeksa prelamanja. Stoga je potrebno povećati bazu nosioca u prenosnom talasovodu dopiranjem silicija kako bi se postigla promjena indeksa prelamanja, a time i veća brzina modulacije.
Vrijeme objave: 12. maj 2025.