Представляємо кремнієвий фотонний модулятор Маха-ЗендеМодулятор MZM
TheМах-зенде модулятоr є найважливішим компонентом на передавальному кінці кремнієвих фотонних модулів 400G/800G. Наразі існує два типи модуляторів на передавальному кінці кремнієвих фотонних модулів масового виробництва: один тип - це модулятор PAM4, що базується на одноканальному робочому режимі 100 Гбіт/с, який досягає передачі даних 800 Гбіт/с через 4-канальний/8-канальний паралельний підхід і в основному застосовується в центрах обробки даних та GPU. Звичайно, одноканальний кремнієвий фотонний модулятор Маха-Зеонде зі швидкістю 200 Гбіт/с, який конкуруватиме з EML після масового виробництва зі швидкістю 100 Гбіт/с, не повинен бути далеким від появи. Другий тип - це...Модулятор IQзастосовується в когерентному оптичному зв'язку на великі відстані. Когерентне занурення, про яке йдеться на даному етапі, стосується відстані передачі оптичних модулів від тисяч кілометрів у міській магістральній мережі до оптичних модулів ZR від 80 до 120 кілометрів, і навіть до оптичних модулів LR від 10 кілометрів у майбутньому.
Принцип високої швидкостікремнієві модуляториможна розділити на дві частини: оптику та електрику.
Оптична частина: Основний принцип полягає в інтерферометрі Маха-Цейнда. Промінь світла проходить через розщеплювач променя 50-50 і перетворюється на два промені світла з однаковою енергією, які продовжують передаватися в двох плечах модулятора. Шляхом фазового керування на одному з плечей (тобто показник заломлення кремнію змінюється нагрівачем для зміни швидкості поширення одного плеча), остаточне поєднання променів здійснюється на виході з обох плечей. Фазова довжина інтерференції (де піки обох плечей досягають одночасно) та компенсація інтерференції (де різниця фаз становить 90°, а піки розташовані навпроти западин) можуть бути досягнуті за допомогою інтерференції, тим самим модулюючи інтенсивність світла (яку можна розуміти як 1 та 0 у цифрових сигналах). Це просте розуміння, а також метод керування робочою точкою в практичній роботі. Наприклад, у передачі даних ми працюємо в точці на 3 дБ нижче піку, а в когерентному зв'язку ми працюємо при відсутності світлової плями. Однак, цей метод керування різницею фаз шляхом нагрівання та розсіювання тепла для керування вихідним сигналом займає дуже багато часу і просто не може задовольнити нашу вимогу передачі 100 Гбіт/с. Тому нам потрібно знайти спосіб досягти швидшої швидкості модуляції.
Електрична секція в основному складається з секції PN-переходу, яка повинна змінювати показник заломлення на високій частоті, та структури електрода біжучої хвилі, яка узгоджує швидкість електричного сигналу та оптичного сигналу. Принцип зміни показника заломлення полягає в ефекті плазмової дисперсії, також відомому як ефект дисперсії вільних носіїв. Він стосується фізичного ефекту, коли зміна концентрації вільних носіїв у напівпровідниковому матеріалі призводить до відповідного змінення дійсної та уявної частин власного показника заломлення матеріалу. Коли концентрація носіїв у напівпровідникових матеріалах збільшується, коефіцієнт поглинання матеріалу збільшується, а дійсна частина показника заломлення зменшується. Аналогічно, коли кількість носіїв у напівпровідникових матеріалах зменшується, коефіцієнт поглинання зменшується, а дійсна частина показника заломлення збільшується. Завдяки такому ефекту на практиці модуляція високочастотних сигналів може бути досягнута шляхом регулювання кількості носіїв у хвилеводі, що пропускає світло. Зрештою, на виході з'являються сигнали 0 та 1, які завантажують високошвидкісні електричні сигнали на амплітуду інтенсивності світла. Це досягається через PN-перехід. Вільних носіїв заряду в чистому кремнії дуже мало, і зміна їхньої кількості недостатня для компенсації зміни показника заломлення. Тому необхідно збільшити кількість носіїв у хвилеводі, що пропускає повітря, шляхом легування кремнієм, щоб досягти зміни показника заломлення, тим самим досягаючи вищої швидкості модуляції.
Час публікації: 12 травня 2025 р.