Predstavljamo silicijev fotonski Mach-Zendejev modulatorMZM modulator
TheMach-zende modulator je najpomembnejša komponenta na oddajnem koncu v silicijevih fotonskih modulih 400G/800G. Trenutno obstajata dve vrsti modulatorjev na oddajnem koncu množično proizvedenih silicijevih fotonskih modulov: ena vrsta je modulator PAM4, ki temelji na enokanalnem 100 Gbps delovnem načinu in dosega 800 Gbps prenosa podatkov prek 4-kanalnega/8-kanalnega vzporednega pristopa ter se uporablja predvsem v podatkovnih centrih in grafičnih procesorjih. Seveda enokanalni 200 Gbps silicijev fotonski Mach-Zeonde modulator, ki bo po množični proizvodnji s 100 Gbps konkuriral EML. Druga vrsta je ...Modulator IQuporablja se v koherentni optični komunikaciji na dolge razdalje. Koherentno potapljanje, omenjeno v tej fazi, se nanaša na prenosno razdaljo optičnih modulov od tisoč kilometrov v metropolitanskem hrbteničnem omrežju do optičnih modulov ZR od 80 do 120 kilometrov, v prihodnosti pa celo do optičnih modulov LR od 10 kilometrov.
Načelo visoke hitrostisilicijevi modulatorjilahko razdelimo na dva dela: optiko in elektriko.
Optični del: Osnovno načelo je Mach-Zeundov interferometer. Svetlobni žarek prehaja skozi delilnik žarka 50-50 in se spremeni v dva svetlobna žarka z enako energijo, ki se še naprej prenašata v obeh krakih modulatorja. S faznim krmiljenjem na enem od krakov (torej grelec spreminja lomni količnik silicija, da spremeni hitrost širjenja enega kraka) se končna kombinacija žarkov izvede na izhodu obeh krakov. Z interferenco je mogoče doseči fazno dolžino interference (kjer vrhova obeh krakov dosežeta istočasno) in odpravo interference (kjer je fazna razlika 90° in sta vrhova nasproti dolinam), s čimer se modulira intenzivnost svetlobe (ki jo v digitalnih signalih lahko razumemo kot 1 in 0). To je preprosto razumevanje in tudi metoda krmiljenja delovne točke v praktičnem delu. Na primer, pri podatkovni komunikaciji delamo na točki, ki je 3 dB nižja od vrha, pri koherentni komunikaciji pa delamo brez svetlobne točke. Vendar pa ta metoda nadzora fazne razlike z ogrevanjem in odvajanjem toplote za nadzor izhodnega signala traja zelo dolgo in preprosto ne more izpolniti naše zahteve po prenosu 100 Gbps na sekundo. Zato moramo najti način za doseganje hitrejše modulacije.
Električni del je sestavljen predvsem iz PN-sklopa, ki mora spreminjati lomni količnik pri visoki frekvenci, in strukture elektrode potujočega vala, ki usklajuje hitrost električnega in optičnega signala. Načelo spreminjanja lomnega količnika je učinek disperzije plazme, znan tudi kot učinek disperzije prostih nosilcev. Nanaša se na fizikalni učinek, pri katerem se ob spremembi koncentracije prostih nosilcev v polprevodniškem materialu ustrezno spremenita tudi realni in imaginarni del lastnega lomnega količnika materiala. Ko se koncentracija nosilcev v polprevodniških materialih poveča, se absorpcijski koeficient materiala poveča, realni del lomnega količnika pa zmanjša. Podobno se pri zmanjšanju števila nosilcev v polprevodniških materialih absorpcijski koeficient zmanjša, realni del lomnega količnika pa poveča. S takim učinkom je v praktičnih aplikacijah mogoče doseči modulacijo visokofrekvenčnih signalov z regulacijo števila nosilcev v prenosnem valovodu. Sčasoma se na izhodu pojavita signala 0 in 1, ki nalagata visokohitrostne električne signale na amplitudo svetlobne intenzivnosti. To se doseže s PN-sklopom. Prostih nosilcev čistega silicija je zelo malo in sprememba količine ne zadostuje za prilagoditev spremembe lomnega količnika. Zato je treba povečati bazo nosilcev v prenosnem valovodu z dopiranjem silicija, da se doseže sprememba lomnega količnika in s tem večja hitrost modulacije.
Čas objave: 12. maj 2025