Silikon fotonik Mach-Zende modülatörü MZM modülatörünü tanıtın

Silisyum fotonik Mach-Zende modülatörünü tanıtınMZM modülatörü

TheMach-zende modülasyonlur, 400G/800G silikon fotonik modüllerde verici ucundaki en önemli bileşendir. Şu anda, seri üretilen silikon fotonik modüllerin verici ucunda iki tip modülatör bulunmaktadır: Bir tip, 4 kanallı / 8 kanallı paralel yaklaşımla 800 Gbps veri iletimi sağlayan ve esas olarak veri merkezlerinde ve GPU'larda uygulanan tek kanallı 100 Gbps çalışma moduna dayalı PAM4 modülatörüdür. Elbette, 100 Gbps'de seri üretimden sonra EML ile rekabet edecek tek kanallı 200 Gbps silikon fotonik Mach-Zeonde modülatörü çok uzakta olmamalıdır. İkinci tip iseIQ modülatörüuzun mesafeli tutarlı optik iletişimde uygulanır. Şu aşamada bahsedilen tutarlı batma, metropol omurga ağında binlerce kilometreden başlayıp 80 ila 120 kilometre arasında değişen ZR optik modüllerine ve hatta gelecekte 10 kilometreden başlayan LR optik modüllerine kadar uzanan optik modüllerin iletim mesafesini ifade eder.

Yüksek hız ilkesisilikon modülatörlerİki bölüme ayrılabilir: Optik ve Elektrik.

Optik kısım: Temel prensip Mach-zeund interferometresidir. Bir ışık demeti 50-50 ışın bölücüsünden geçer ve eşit enerjiye sahip iki ışık demeti haline gelir ve bunlar modülatörün iki kolunda iletilmeye devam eder. Kollardan birinde faz kontrolü ile (yani, silikonun kırılma indisi bir ısıtıcı tarafından değiştirilerek bir kolun yayılma hızı değiştirilir), son ışın kombinasyonu her iki kolun çıkışında gerçekleştirilir. Girişim faz uzunluğu (her iki kolun tepelerinin aynı anda ulaştığı yer) ve girişim iptali (faz farkının 90° olduğu ve tepelerin çukurların karşısında olduğu yer) girişim yoluyla elde edilebilir ve böylece ışık yoğunluğu modüle edilebilir (dijital sinyallerde 1 ve 0 olarak anlaşılabilir). Bu basit bir anlayıştır ve aynı zamanda pratik çalışmada çalışma noktası için bir kontrol yöntemidir. Örneğin, veri iletişiminde tepe noktasından 3 dB daha düşük bir noktada çalışırız ve tutarlı iletişimde hiçbir ışık noktasında çalışmayız. Ancak, çıkış sinyalini kontrol etmek için ısıtma ve ısı dağılımı yoluyla faz farkını kontrol etme yöntemi çok uzun zaman alır ve saniyede 100 Gpbs iletme gereksinimimizi karşılayamaz. Bu nedenle, daha hızlı bir modülasyon oranına ulaşmanın bir yolunu bulmalıyız.

Elektrik bölümü esas olarak yüksek frekansta kırılma indisini değiştirmesi gereken PN bağlantı bölümünden ve elektrik sinyalinin ve optik sinyalin hızına uyan hareketli dalga elektrot yapısından oluşur. Kırılma indisini değiştirme ilkesi, serbest taşıyıcı dağılım etkisi olarak da bilinen plazma dağılım etkisidir. Yarı iletken bir malzemedeki serbest taşıyıcıların konsantrasyonu değiştiğinde, malzemenin kendi kırılma indisinin gerçek ve sanal kısımlarının da buna göre değiştiği fiziksel etkiye atıfta bulunur. Yarı iletken malzemelerdeki taşıyıcı konsantrasyonu arttığında, malzemenin emilim katsayısı artarken kırılma indisinin gerçek kısmı azalır. Benzer şekilde, yarı iletken malzemelerdeki taşıyıcılar azaldığında, emilim katsayısı azalırken kırılma indisinin gerçek kısmı artar. Böyle bir etkiyle, pratik uygulamalarda, iletim dalga kılavuzundaki taşıyıcı sayısının düzenlenmesiyle yüksek frekanslı sinyallerin modülasyonu sağlanabilir. Sonunda, çıkış pozisyonunda 0 ve 1 sinyalleri belirir ve yüksek hızlı elektrik sinyalleri ışık yoğunluğunun genliğine yüklenir. Bunu başarmanın yolu PN bağlantısıdır. Saf silikonun serbest taşıyıcıları çok azdır ve miktardaki değişim kırılma indisindeki değişimi karşılamak için yetersizdir. Bu nedenle, kırılma indisindeki değişimi elde etmek için iletim dalga kılavuzundaki taşıyıcı tabanını silikonu katkılayarak artırmak ve böylece daha yüksek hız modülasyonu elde etmek gerekir.