Memperkenalkan modulator Mach-Zende fotonik silikonmodulator MZM
TheMach-zende modulator ialah komponen paling penting pada hujung pemancar dalam modul fotonik silikon 400G/800G. Pada masa ini, terdapat dua jenis modulator pada hujung pemancar modul fotonik silikon yang dihasilkan secara besar-besaran: Satu jenis ialah modulator PAM4 berdasarkan mod kerja saluran tunggal 100Gbps, yang mencapai penghantaran data 800Gbps melalui pendekatan selari 4 saluran / 8 saluran dan digunakan terutamanya dalam pusat data dan GPU. Sudah tentu, modulator Mach-Zeonde fotonik silikon saluran tunggal 200Gbps yang akan bersaing dengan EML selepas pengeluaran besar-besaran pada 100Gbps seharusnya tidak jauh. Jenis kedua ialahmodulator IQdigunakan dalam komunikasi optik koheren jarak jauh. Tenggelam koheren yang disebut pada peringkat sekarang merujuk kepada jarak penghantaran modul optik antara beribu-ribu kilometer dalam rangkaian tulang belakang metropolitan kepada modul optik ZR antara 80 hingga 120 kilometer, malah kepada modul optik LR antara 10 kilometer pada masa hadapan.
Prinsip kelajuan tinggimodulator silikonboleh dibahagikan kepada dua bahagian: optik dan elektrik.
Bahagian optik: Prinsip asas ialah interferometer Mach-zeund. Pancaran cahaya melalui pembahagi rasuk 50-50 dan menjadi dua pancaran cahaya dengan tenaga yang sama, yang terus dihantar dalam dua lengan modulator. Dengan kawalan fasa pada salah satu lengan (iaitu, indeks biasan silikon ditukar oleh pemanas untuk mengubah kelajuan perambatan satu lengan), gabungan rasuk akhir dijalankan di pintu keluar kedua-dua lengan. Panjang fasa gangguan (di mana puncak kedua-dua lengan mencapai serentak) dan pembatalan gangguan (di mana perbezaan fasa adalah 90° dan puncaknya bertentangan dengan palung) boleh dicapai melalui gangguan, dengan itu memodulasi keamatan cahaya (yang boleh difahami sebagai 1 dan 0 dalam isyarat digital). Ini adalah pemahaman yang mudah dan juga kaedah kawalan untuk titik kerja dalam kerja amali. Sebagai contoh, dalam komunikasi data, kami bekerja pada titik 3dB lebih rendah daripada puncak, dan dalam komunikasi yang koheren, kami bekerja tanpa titik cahaya. Walau bagaimanapun, kaedah mengawal perbezaan fasa melalui pemanasan dan pelesapan haba untuk mengawal isyarat keluaran ini mengambil masa yang sangat lama dan tidak dapat memenuhi keperluan kami untuk menghantar 100Gpbs sesaat. Oleh itu, kita perlu mencari jalan untuk mencapai kadar modulasi yang lebih pantas.
Bahagian elektrik terutamanya terdiri daripada bahagian simpang PN yang perlu menukar indeks biasan pada frekuensi tinggi, dan struktur elektrod gelombang perjalanan yang sepadan dengan kelajuan isyarat elektrik dan isyarat optik. Prinsip menukar indeks biasan ialah kesan penyebaran plasma, juga dikenali sebagai kesan penyebaran pembawa bebas. Ia merujuk kepada kesan fizikal apabila kepekatan pembawa bebas dalam bahan semikonduktor berubah, bahagian sebenar dan khayalan indeks biasan bahan itu sendiri juga berubah dengan sewajarnya. Apabila kepekatan pembawa dalam bahan semikonduktor meningkat, pekali penyerapan bahan meningkat manakala bahagian sebenar indeks biasan berkurangan. Begitu juga, apabila pembawa dalam bahan semikonduktor berkurangan, pekali penyerapan berkurangan manakala bahagian sebenar indeks biasan meningkat. Dengan kesan sedemikian, dalam aplikasi praktikal, modulasi isyarat frekuensi tinggi boleh dicapai dengan mengawal selia bilangan pembawa dalam pandu gelombang penghantaran. Akhirnya, isyarat 0 dan 1 muncul pada kedudukan output, memuatkan isyarat elektrik berkelajuan tinggi ke amplitud keamatan cahaya. Cara untuk mencapainya adalah melalui persimpangan PN. Pembawa bebas silikon tulen adalah sangat sedikit, dan perubahan dalam kuantiti tidak mencukupi untuk memenuhi perubahan indeks biasan. Oleh itu, adalah perlu untuk meningkatkan asas pembawa dalam pandu gelombang penghantaran dengan doping silikon untuk mencapai perubahan dalam indeks biasan, dengan itu mencapai modulasi kadar yang lebih tinggi.
Masa siaran: 12 Mei 2025