Virstellung vum Silizium-photonesche Mach-Zende-ModulatorMZM-Modulator
DenMach-zende modulator ass déi wichtegst Komponent um Senderend a 400G/800G Silizium-Photonikummoduler. Aktuell ginn et zwou Zorte vu Modulatoren um Senderend vu masseproduzéierte Silizium-Photonikummoduler: Eng Zort ass de PAM4-Modulator baséiert op engem Eenkanal-100Gbps-Aarbechtsmodus, deen eng Dateniwwerdroung vun 800Gbps iwwer e 4-Kanal-/8-Kanal-Parallel-Usaz erreecht a virun allem an Datenzentren a Grafikkaarte benotzt gëtt. Natierlech sollt e Eenkanal-200Gbps Silizium-Photonikum-Mach-Zeonde-Modulator, deen no der Masseproduktioun mat EML bei 100Gbps konkurréiere kann, net wäit ewech sinn. Déi zweet Zort ass denIQ-Modulatoran der kohärenter optescher Kommunikatioun iwwer grouss Distanzen ugewannt. Déi kohärent Sinking, déi an der aktueller Phas ernimmt gëtt, bezitt sech op d'Transmissiounsdistanz vun optesche Moduler, déi vun Dausende vu Kilometer am urbanen Backbone-Netz bis zu ZR-optesche Moduler vun 80 bis 120 Kilometer reechen, a souguer zu LR-optesche Moduler vun 10 Kilometer an der Zukunft.
De Prinzip vun der HéichgeschwindegkeetSiliziummodulatorenkann an zwou Deeler opgedeelt ginn: Optik an Elektrizitéit.
Opteschen Deel: De Grondprinzip ass en Mach-Zeund-Interferometer. E Liichtstrahl passéiert duerch e 50-50 Stralesplitter a gëtt zu zwee Liichtstrahlen mat der selwechter Energie, déi weider an den zwou Äerm vum Modulator iwwerdroe ginn. Duerch Phasenkontroll op engem vun den Äerm (d.h. de Breechungsindex vu Silizium gëtt vun engem Heizelement geännert fir d'Ausbreedungsgeschwindegkeet vun engem Aarm ze änneren) gëtt déi lescht Stralekombinatioun um Ausgang vun deenen zwou Äerm duerchgefouert. D'Interferenzphasenlängt (wou d'Spëtze vun deenen zwou Äerm gläichzäiteg erreechen) an d'Interferenzënnerdréckung (wou d'Phasendifferenz 90° ass an d'Spëtze vis-à-vis vun den Déiften sinn) kënnen duerch Interferenz erreecht ginn, wouduerch d'Liichtintensitéit moduléiert gëtt (wat a digitale Signaler als 1 an 0 verstanen ka ginn). Dëst ass e einfacht Verständnis an och eng Kontrollmethod fir den Aarbechtspunkt an der praktescher Aarbecht. Zum Beispill, an der Datenkommunikatioun schaffe mir op engem Punkt, deen 3dB méi niddereg ass wéi de Spëtz, an an der kohärenter Kommunikatioun schaffe mir op engem Punkt, deen 3dB méi niddereg ass wéi de Spëtz, an an der kohärenter Kommunikatioun schaffe mir op engem Punkt, wou keng Liichtfleck ass. Dës Method fir d'Phasendifferenz duerch Heizung an Hëtzofleedung ze kontrolléieren, fir den Ausgangssignal ze kontrolléieren, dauert awer ganz laang an erfëllt einfach net eis Ufuerderung, 100 Gpbs pro Sekonn ze iwwerdroen. Dofir musse mir e Wee fannen, fir eng méi séier Modulatiounsquote z'erreechen.
Den elektreschen Deel besteet haaptsächlech aus der PN-Verbindungssektioun, déi de Breechungsindex bei héijer Frequenz ännere muss, an der Wanderwellenelektrodestruktur, déi der Geschwindegkeet vum elektresche Signal an dem optesche Signal ugepasst ass. De Prinzip vun der Ännerung vum Breechungsindex ass den Plasmadispersiounseffekt, och bekannt als de Fräiträger-Dispersiounseffekt. Et bezitt sech op de physikaleschen Effekt, datt wann d'Konzentratioun vu fräie Träger an engem Hallefleitmaterial ännert, och den realen an den imaginären Deel vum eegene Breechungsindex vum Material entspriechend ännert. Wann d'Trägerkonzentratioun an Hallefleitmaterialien eropgeet, klëmmt den Absorptiounskoeffizient vum Material, während den realen Deel vum Breechungsindex erofgeet. Ähnlech, wann d'Träger an Hallefleitmaterialien erofgoen, hëlt den Absorptiounskoeffizient of, während den realen Deel vum Breechungsindex eropgeet. Mat sou engem Effekt kann a prakteschen Uwendungen d'Moduléierung vun Héichfrequenzsignaler erreecht ginn, andeems d'Zuel vun den Träger am Transmissiounswellenleiter reguléiert gëtt. Schlussendlech erschéngen 0- an 1-Signaler op der Ausgangspositioun, wouduerch elektresch Signaler mat héijer Geschwindegkeet op d'Amplitude vun der Liichtintensitéit gelueden ginn. De Wee fir dëst z'erreechen ass duerch d'PN-Verbindung. Déi fräi Träger vu purem Silizium si ganz wéineg, an d'Ännerung vun der Quantitéit ass net genuch fir d'Ännerung vum Breechungsindex ze kompenséieren. Dofir ass et néideg d'Trägerbasis am Transmissiounswellenleiter ze erhéijen andeems Silizium dotiert gëtt fir d'Ännerung vum Breechungsindex z'erreechen an doduerch eng méi héich Ratemodulatioun z'erreechen.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 12. Mee 2025