Introducerea modulatorului fotonic Mach-Zende pe siliciuModulator MZM
Cel/Cea/Cei/CeleModulat Mach-zender este cea mai importantă componentă la capătul transmițătorului în modulele fotonice din siliciu 400G/800G. În prezent, există două tipuri de modulatoare la capătul transmițătorului modulelor fotonice din siliciu produse în masă: Un tip este modulatorul PAM4 bazat pe un mod de lucru pe un singur canal de 100 Gbps, care realizează o transmisie de date de 800 Gbps printr-o abordare paralelă pe 4/8 canale și este aplicat în principal în centre de date și GPU-uri. Desigur, un modulator Mach-Zeonde fotonic pe siliciu pe un singur canal de 200 Gbps, care va concura cu EML după producția în masă la 100 Gbps, nu ar trebui să fie departe. Al doilea tip esteModulator de IQaplicat în comunicațiile optice coerente la distanță lungă. Afundarea coerentă menționată în etapa actuală se referă la distanța de transmisie a modulelor optice, de la mii de kilometri în rețeaua metropolitană principală, la modulele optice ZR, de la 80 la 120 de kilometri, și chiar la modulele optice LR, de la 10 kilometri în viitor.
Principiul vitezei marimodulatoare de siliciupoate fi împărțită în două părți: optică și electricitate.
Partea optică: Principiul de bază este un interferometru Mach-zeund. Un fascicul de lumină trece printr-un divizor de fascicul 50-50 și se transformă în două fascicule de lumină cu energie egală, care continuă să fie transmise în cele două brațe ale modulatorului. Prin controlul fazei pe unul dintre brațe (adică, indicele de refracție al siliciului este modificat de un încălzitor pentru a modifica viteza de propagare a unui braț), combinarea finală a fasciculului se realizează la ieșirea ambelor brațe. Lungimea fazei de interferență (unde vârfurile ambelor brațe ajung simultan) și anularea interferenței (unde diferența de fază este de 90°, iar vârfurile sunt opuse jgheaburilor) pot fi obținute prin interferență, modulând astfel intensitatea luminii (care poate fi înțeleasă ca 1 și 0 în semnalele digitale). Aceasta este o înțelegere simplă și, de asemenea, o metodă de control pentru punctul de lucru în practica practică. De exemplu, în comunicarea de date, lucrăm într-un punct cu 3dB mai jos decât vârful, iar în comunicarea coerentă, lucrăm fără punct de lumină. Totuși, această metodă de control al diferenței de fază prin încălzire și disipare a căldurii pentru a controla semnalul de ieșire necesită foarte mult timp și pur și simplu nu poate îndeplini cerința noastră de a transmite 100 Gpbs pe secundă. Prin urmare, trebuie să găsim o modalitate de a obține o rată de modulație mai rapidă.
Secțiunea electrică constă în principal din secțiunea joncțiunii PN, care trebuie să modifice indicele de refracție la frecvență înaltă, și structura electrodului cu undă călătoare, care se potrivește cu viteza semnalului electric și a semnalului optic. Principiul modificării indicelui de refracție este efectul de dispersie a plasmei, cunoscut și sub numele de efectul de dispersie a purtătorilor liberi. Acesta se referă la efectul fizic conform căruia, atunci când concentrația purtătorilor liberi dintr-un material semiconductor se modifică, părțile reale și imaginare ale indicelui de refracție al materialului se modifică și ele în mod corespunzător. Atunci când concentrația purtătorilor în materialele semiconductoare crește, coeficientul de absorbție al materialului crește, în timp ce partea reală a indicelui de refracție scade. În mod similar, atunci când numărul purtătorilor din materialele semiconductoare scad, coeficientul de absorbție scade, în timp ce partea reală a indicelui de refracție crește. Cu un astfel de efect, în aplicații practice, modularea semnalelor de înaltă frecvență poate fi realizată prin reglarea numărului de purtători din ghidul de undă de transmisie. În cele din urmă, semnalele 0 și 1 apar la poziția de ieșire, încărcând semnale electrice de mare viteză pe amplitudinea intensității luminii. Modul de a realiza acest lucru este prin joncțiunea PN. Purtătorii liberi de siliciu pur sunt foarte puțini, iar modificarea cantității este insuficientă pentru a compensa modificarea indicelui de refracție. Prin urmare, este necesară creșterea bazei purtătorilor în ghidul de undă de transmisie prin doparea siliciului pentru a realiza modificarea indicelui de refracție, obținând astfel o modulație a ratei mai mare.
Data publicării: 12 mai 2025