Introducció del modulador Mach-Zende fotònic de siliciModulador MZM
ElModulació de Mach-zender és el component més important a l'extrem del transmissor en mòduls fotònics de silici de 400G/800G. Actualment, hi ha dos tipus de moduladors a l'extrem del transmissor dels mòduls fotònics de silici produïts en massa: un tipus és el modulador PAM4 basat en un mode de treball d'un sol canal de 100 Gbps, que aconsegueix una transmissió de dades de 800 Gbps a través d'un enfocament paral·lel de 4/8 canals i s'aplica principalment en centres de dades i GPU. Per descomptat, un modulador Mach-Zeonde de fotònica de silici d'un sol canal de 200 Gbps que competirà amb EML després de la producció en massa a 100 Gbps no hauria d'estar gaire lluny. El segon tipus és elModulador de coeficient intel·lectualaplicat en la comunicació òptica coherent de llarga distància. L'enfonsament coherent esmentat en l'etapa actual fa referència a la distància de transmissió dels mòduls òptics que van des de milers de quilòmetres a la xarxa troncal metropolitana fins a mòduls òptics ZR que van des de 80 fins a 120 quilòmetres, i fins i tot a mòduls òptics LR que van des de 10 quilòmetres en el futur.
El principi de l'alta velocitatmoduladors de silicies pot dividir en dues parts: òptica i electricitat.
Part òptica: El principi bàsic és un interferòmetre de Mach-zeund. Un feix de llum passa a través d'un divisor de feix 50-50 i es converteix en dos feixos de llum amb la mateixa energia, que continuen transmetent-se als dos braços del modulador. Mitjançant el control de fase en un dels braços (és a dir, l'índex de refracció del silici es canvia mitjançant un escalfador per alterar la velocitat de propagació d'un braç), la combinació final del feix es duu a terme a la sortida dels dos braços. La longitud de fase d'interferència (on els pics dels dos braços arriben simultàniament) i la cancel·lació d'interferències (on la diferència de fase és de 90° i els pics són oposats als valls) es poden aconseguir mitjançant la interferència, modulant així la intensitat de la llum (que es pot entendre com 1 i 0 en senyals digitals). Aquesta és una comprensió senzilla i també un mètode de control per al punt de treball en el treball pràctic. Per exemple, en la comunicació de dades, treballem en un punt 3dB inferior al pic, i en la comunicació coherent, treballem sense punt de llum. Tanmateix, aquest mètode de controlar la diferència de fase mitjançant l'escalfament i la dissipació de calor per controlar el senyal de sortida requereix molt de temps i simplement no pot complir el nostre requisit de transmetre 100 Gpbs per segon. Per tant, hem de trobar una manera d'aconseguir una velocitat de modulació més ràpida.
La secció elèctrica consisteix principalment en la secció de la unió PN que necessita canviar l'índex de refracció a alta freqüència, i l'estructura de l'elèctrode d'ona viatgera que coincideix amb la velocitat del senyal elèctric i el senyal òptic. El principi del canvi de l'índex de refracció és l'efecte de dispersió del plasma, també conegut com a efecte de dispersió del portador lliure. Es refereix a l'efecte físic que quan la concentració de portadors lliures en un material semiconductor canvia, les parts real i imaginària del propi índex de refracció del material també canvien en conseqüència. Quan la concentració de portadors en materials semiconductors augmenta, el coeficient d'absorció del material augmenta mentre que la part real de l'índex de refracció disminueix. De la mateixa manera, quan els portadors en materials semiconductors disminueixen, el coeficient d'absorció disminueix mentre que la part real de l'índex de refracció augmenta. Amb aquest efecte, en aplicacions pràctiques, la modulació de senyals d'alta freqüència es pot aconseguir regulant el nombre de portadors a la guia d'ones de transmissió. Finalment, apareixen senyals 0 i 1 a la posició de sortida, carregant senyals elèctrics d'alta velocitat a l'amplitud de la intensitat de la llum. La manera d'aconseguir-ho és a través de la unió PN. Els portadors lliures de silici pur són molt pocs, i el canvi en quantitat és insuficient per satisfer el canvi en l'índex de refracció. Per tant, cal augmentar la base de portadors a la guia d'ones de transmissió dopant silici per aconseguir el canvi en l'índex de refracció, aconseguint així una modulació de velocitat més alta.
Data de publicació: 12 de maig de 2025