Ngenalake modulator fotonik silikon Mach-Zehnder modulator MZM

Ngenalake modulator fotonik silikon Mach-ZehnderModulator MZM

Modulator Mach-Zehnder minangka komponen paling penting ing ujung pemancar ing modul fotonik silikon 400G/800G. Saiki, ana rong jinis modulator ing ujung pemancar modul fotonik silikon sing diprodhuksi massal: Salah sawijining jinis yaiku modulator PAM4 adhedhasar mode kerja 100Gbps saluran tunggal, sing entuk transmisi data 800Gbps liwat pendekatan paralel 4-kanal / 8-kanal lan utamane ditrapake ing pusat data lan GPU. Mesthi wae, modulator fotonik silikon 200Gbps saluran tunggal Mach-Zender sing bakal saingan karo EML sawise produksi massal ing 100Gbps ora bakal adoh. Jinis kapindho yaikuModulator IQditerapake ing komunikasi optik koheren jarak adoh. Tenggelam koheren sing kasebut ing tahap saiki nuduhake jarak transmisi modul optik wiwit saka ewonan kilometer ing jaringan tulang punggung metropolitan nganti modul optik ZR wiwit saka 80 nganti 120 kilometer, lan malah nganti modul optik LR wiwit saka 10 kilometer ing mangsa ngarep.

Prinsip kecepatan dhuwurmodulator silikonbisa dipérang dadi rong bagéan: optik lan listrik.

Bagean optik: Prinsip dhasaré yaiku interferometer Mach-Zehnder. Sinar cahya ngliwati splitter sinar 50-50 lan dadi rong sinar cahya kanthi energi sing padha, sing terus ditularake ing rong lengen modulator. Kanthi kontrol fase ing salah siji lengen (yaiku, indeks bias silikon diganti dening pemanas kanggo ngowahi kecepatan rambat siji lengen), kombinasi sinar pungkasan ditindakake ing metu saka loro lengen. Dawane fase interferensi (ing ngendi puncak loro lengen tekan bebarengan) lan pembatalan interferensi (ing ngendi bedane fase 90° lan puncak ana ing ngelawan palung) bisa digayuh liwat interferensi, saengga modulasi intensitas cahya (sing bisa dingerteni minangka 1 lan 0 ing sinyal digital). Iki minangka pangerten sing prasaja lan uga metode kontrol kanggo titik kerja ing karya praktis. Contone, ing komunikasi data, kita kerja ing titik 3dB luwih murah tinimbang puncak, lan ing komunikasi koheren, kita kerja ing ora ana titik cahya. Nanging, cara ngontrol beda fase liwat pemanasan lan disipasi panas kanggo ngontrol sinyal output iki mbutuhake wektu sing suwe banget lan ora bisa nyukupi kabutuhan transmisi 100Gpbs per detik. Mulane, kita kudu nemokake cara kanggo entuk tingkat modulasi sing luwih cepet.

Bagean listrik utamane kasusun saka bagean sambungan PN sing kudu ngganti indeks bias ing frekuensi dhuwur, lan struktur elektroda gelombang perjalanan sing cocog karo kecepatan sinyal listrik lan sinyal optik. Prinsip ngganti indeks bias yaiku efek dispersi plasma, uga dikenal minangka efek dispersi pembawa bebas. Iki nuduhake efek fisik yen nalika konsentrasi pembawa bebas ing bahan semikonduktor owah, bagean nyata lan imajiner saka indeks bias materi kasebut uga owah. Nalika konsentrasi pembawa ing bahan semikonduktor mundhak, koefisien penyerapan materi mundhak nalika bagean nyata saka indeks bias mudhun. Kajaba iku, nalika pembawa ing bahan semikonduktor mudhun, koefisien penyerapan mudhun nalika bagean nyata saka indeks bias mundhak. Kanthi efek kasebut, ing aplikasi praktis, modulasi sinyal frekuensi dhuwur bisa digayuh kanthi ngatur jumlah pembawa ing pandu gelombang transmisi. Pungkasane, sinyal 0 lan 1 katon ing posisi output, ngemot sinyal listrik kecepatan tinggi menyang amplitudo intensitas cahya. Cara kanggo nggayuh iki yaiku liwat sambungan PN. Pembawa bebas silikon murni mung sithik banget, lan owah-owahan jumlahe ora cukup kanggo nyukupi owah-owahan indeks bias. Mulane, perlu nambah basis pembawa ing pandu gelombang transmisi kanthi ngdoping silikon kanggo entuk owah-owahan indeks bias, saengga entuk modulasi kecepatan sing luwih dhuwur.