Iepazīstieties ar silīcija fotonisko Maha-Zehndera modulatoruMZM modulators
Maha-Zendera modulators ir vissvarīgākā raidītāja daļa 400G/800G silīcija fotoniskajos moduļos. Pašlaik masveidā ražoto silīcija fotonisko moduļu raidītāja daļā ir divu veidu modulatori: viens veids ir PAM4 modulators, kas balstīts uz vienkanāla 100 Gbps darba režīmu, kas sasniedz 800 Gbps datu pārraidi, izmantojot 4 kanālu/8 kanālu paralēlo pieeju, un to galvenokārt izmanto datu centros un GPU. Protams, vienkanāla 200 Gbps silīcija fotoniskais Maha-Zendera modulators, kas pēc masveida ražošanas ar 100 Gbps konkurēs ar EML, nav tālu jāpamana. Otrais veids irIQ modulatorspielieto tālsatiksmes koherentā optiskā komunikācijā. Pašreizējā posmā minētā koherentā grimšana attiecas uz optisko moduļu pārraides attālumu no tūkstošiem kilometru metropoles mugurkaula tīklā līdz ZR optiskajiem moduļiem no 80 līdz 120 kilometriem un pat LR optiskajiem moduļiem no 10 kilometriem nākotnē.
Ātrgaitas principssilīcija modulatorivar iedalīt divās daļās: optika un elektrība.
Optiskā daļa: Pamatprincips ir Maha-Zendera interferometrs. Gaismas stars iziet cauri 50-50 staru sadalītājam un pārvēršas divos vienādas enerģijas gaismas staros, kas turpina izplatīties modulatora divos atzaros. Ar vienas no atzaru fāzes kontroli (tas ir, silīcija refrakcijas indekss tiek mainīts ar sildītāju, lai mainītu vienas atzara izplatīšanās ātrumu), galīgā staru kombinācija tiek veikta abu atzaru izejā. Interferences fāzes garumu (kur abu atzaru maksimumi sasniedz vienlaicīgi) un traucējumu dzēšanu (kur fāzes starpība ir 90° un maksimumi atrodas pretī minimumiem) var panākt, izmantojot interferenci, tādējādi modulējot gaismas intensitāti (ko digitālajos signālos var saprast kā 1 un 0). Šī ir vienkārša izpratne un arī vadības metode darba punktam praktiskajā darbā. Piemēram, datu komunikācijā mēs strādājam punktā, kas ir par 3 dB zemāks par maksimumu, un koherentā komunikācijā mēs strādājam pie tā, ka nav gaismas punkta. Tomēr šī fāzes starpības kontroles metode, izmantojot sildīšanu un siltuma izkliedi, lai kontrolētu izejas signālu, aizņem ļoti ilgu laiku un vienkārši nespēj apmierināt mūsu prasību par 100 Gbps pārraides ātrumu sekundē. Tāpēc mums jāatrod veids, kā panākt ātrāku modulācijas ātrumu.
Elektriskā daļa galvenokārt sastāv no PN pārejas sekcijas, kurai jāmaina refrakcijas indekss augstā frekvencē, un skrejošā viļņa elektroda struktūras, kas atbilst elektriskā signāla un optiskā signāla ātrumam. Refrakcijas indeksa maiņas princips ir plazmas dispersijas efekts, kas pazīstams arī kā brīvā nesēja dispersijas efekts. Tas attiecas uz fizikālu efektu, kad, mainoties brīvo nesēju koncentrācijai pusvadītāju materiālā, attiecīgi mainās arī materiāla paša refrakcijas indeksa reālā un imaginārā daļa. Palielinoties nesēju koncentrācijai pusvadītāju materiālos, palielinās materiāla absorbcijas koeficients, bet reālā refrakcijas indeksa daļa samazinās. Līdzīgi, samazinoties nesējiem pusvadītāju materiālos, absorbcijas koeficients samazinās, bet reālā refrakcijas indeksa daļa palielinās. Ar šādu efektu praktiskos pielietojumos augstfrekvences signālu modulāciju var panākt, regulējot nesēju skaitu pārraides viļņvadā. Galu galā izejas pozīcijā parādās 0 un 1 signāli, kas ielādē ātrgaitas elektriskos signālus gaismas intensitātes amplitūdā. To var panākt, izmantojot PN pāreju. Tīra silīcija brīvo nesēju ir ļoti maz, un daudzuma izmaiņas nav pietiekamas, lai kompensētu refrakcijas indeksa izmaiņas. Tāpēc ir nepieciešams palielināt nesējbāzi pārraides viļņvadā, dopējot silīciju, lai panāktu refrakcijas indeksa izmaiņas, tādējādi panākot lielāku ātruma modulāciju.
Publicēšanas laiks: 2025. gada 12. maijs