Представљамо силицијумски фотонски Мах-Зендов модулаторМЗМ модулатор
TheМах-зенде модулатоr је најважнија компонента на крају предајника у 400G/800G силицијумским фотонским модулима. Тренутно постоје две врсте модулатора на крају предајника масовно произведених силицијумских фотонских модула: Једна врста је PAM4 модулатор заснован на једноканалном режиму рада од 100 Gbps, који постиже пренос података од 800 Gbps кроз паралелни приступ са 4/8 канала и углавном се примењује у дата центрима и GPU-овима. Наравно, једноканални силицијумски фотонски Mach-Zeonde модулатор од 200 Gbps који ће се такмичити са EML-ом након масовне производње од 100 Gbps не би требало да буде далеко. Друга врста јеМодулатор интелигенцијепримењује се у кохерентној оптичкој комуникацији на велике удаљености. Кохерентно поништавање које се помиње у садашњој фази односи се на удаљеност преноса оптичких модула у распону од хиљада километара у градској мрежи до ЗР оптичких модула у распону од 80 до 120 километара, па чак и до ЛР оптичких модула у распону од 10 километара у будућности.
Принцип велике брзинесилицијумски модулаториможе се поделити на два дела: оптику и електричну енергију.
Оптички део: Основни принцип је Мах-Цојндов интерферометар. Сноп светлости пролази кроз разделник снопа 50-50 и постаје два снопа светлости једнаке енергије, који се настављају преносити у два крака модулатора. Фазном контролом на једном од кракова (то јест, индекс преламања силицијума се мења грејачем како би се променила брзина простирања једног крака), коначна комбинација снопа се врши на излазу оба крака. Фазна дужина интерференције (где врхови оба крака достижу истовремено) и поништавање интерференције (где је фазна разлика 90° и врхови су на супротној страни од долина) могу се постићи интерференцијом, чиме се модулише интензитет светлости (што се може схватити као 1 и 0 у дигиталним сигналима). Ово је једноставно разумевање, а такође и метод контроле радне тачке у практичном раду. На пример, у комуникацији података радимо на тачки 3dB нижој од врха, а у кохерентној комуникацији радимо без светлосне тачке. Међутим, овај метод контроле фазне разлике путем загревања и одвођења топлоте ради контроле излазног сигнала траје веома дуго и једноставно не може да задовољи наш захтев за пренос од 100 Gpbs у секунди. Стога морамо пронаћи начин да постигнемо већу брзину модулације.
Електрични део се углавном састоји од PN спојног дела који треба да промени индекс преламања на високој фреквенцији и структуре електроде путујућег таласа која усклађује брзину електричног сигнала и оптичког сигнала. Принцип промене индекса преламања је ефекат дисперзије плазме, познат и као ефекат дисперзије слободних носилаца. Односи се на физички ефекат да када се концентрација слободних носилаца у полупроводничком материјалу промени, реални и имагинарни део сопственог индекса преламања материјала се такође мењају сходно томе. Када се концентрација носилаца у полупроводничким материјалима повећа, коефицијент апсорпције материјала се повећава, док се реални део индекса преламања смањује. Слично, када се број носилаца у полупроводничким материјалима смањи, коефицијент апсорпције се смањује, док се реални део индекса преламања повећава. Са таквим ефектом, у практичним применама, модулација високофреквентних сигнала може се постићи регулисањем броја носилаца у преносном таласоводном систему. На крају, на излазној позицији се појављују сигнали 0 и 1, који учитавају електричне сигнале велике брзине на амплитуду интензитета светлости. Начин да се то постигне је преко PN споја. Слободни носиоци чистог силицијума су веома малобројни, а промена количине није довољна да би се надокнадила промена индекса преламања. Стога је неопходно повећати базу носилаца у преносном таласоводном систему допирањем силицијума како би се постигла промена индекса преламања, чиме се постиже већа брзина модулације.
Време објаве: 12. мај 2025.