Introduzzjoni tal-modulatur fotoniku tas-silikon Mach-ZendeModulatur tal-MZM
Il-Modulat tal-Mach-zender huwa l-aktar komponent importanti fit-tarf tat-trasmettitur fil-moduli fotoniċi tas-silikon 400G/800G. Bħalissa, hemm żewġ tipi ta' modulaturi fit-tarf tat-trasmettitur tal-moduli fotoniċi tas-silikon prodotti bil-massa: Tip wieħed huwa l-modulatur PAM4 ibbażat fuq mod ta' ħidma ta' 100Gbps b'kanal wieħed, li jikseb trasmissjoni ta' dejta ta' 800Gbps permezz ta' approċċ parallel ta' 4 kanali / 8 kanali u huwa applikat prinċipalment f'ċentri tad-dejta u GPUs. Naturalment, modulatur Mach-Zeonde tal-fotonika tas-silikon ta' 200Gbps b'kanal wieħed li se jikkompeti ma' EML wara l-produzzjoni tal-massa b'100Gbps m'għandux ikun 'il bogħod. It-tieni tip huwa l-Modulatur tal-IQapplikata f'komunikazzjoni ottika koerenti fuq distanzi twal. L-għarqa koerenti msemmija fl-istadju preżenti tirreferi għad-distanza ta' trasmissjoni ta' moduli ottiċi li tvarja minn eluf ta' kilometri fin-netwerk ewlieni metropolitan għal moduli ottiċi ZR li jvarjaw minn 80 sa 120 kilometru, u anke għal moduli ottiċi LR li jvarjaw minn 10 kilometri fil-futur.
Il-prinċipju ta' veloċità għoljamodulaturi tas-silikonjista' jinqasam f'żewġ partijiet: l-ottika u l-elettriku.
Parti ottika: Il-prinċipju bażiku huwa interferometru Mach-zeund. Raġġ ta' dawl jgħaddi minn splitter tar-raġġ 50-50 u jsir żewġ raġġi ta' dawl bl-istess enerġija, li jkomplu jiġu trasmessi fiż-żewġ dirgħajn tal-modulatur. Permezz tal-kontroll tal-fażi fuq waħda mid-dirgħajn (jiġifieri, l-indiċi refrattiv tas-silikon jinbidel permezz ta' heater biex jibdel il-veloċità tal-propagazzjoni ta' driegħ wieħed), il-kombinazzjoni finali tar-raġġi titwettaq fil-ħruġ taż-żewġ dirgħajn. It-tul tal-fażi tal-interferenza (fejn il-qċaċet taż-żewġ dirgħajn jilħqu simultanjament) u l-kanċellazzjoni tal-interferenza (fejn id-differenza fil-fażi hija 90° u l-qċaċet huma opposti għall-kanali) jistgħu jinkisbu permezz tal-interferenza, u b'hekk tiġi modulata l-intensità tad-dawl (li tista' tinftiehem bħala 1 u 0 f'sinjali diġitali). Dan huwa fehim sempliċi u wkoll metodu ta' kontroll għall-punt tax-xogħol fix-xogħol prattiku. Pereżempju, fil-komunikazzjoni tad-dejta, naħdmu f'punt 3dB inqas mill-qċaċet, u f'komunikazzjoni koerenti, naħdmu mingħajr punt tad-dawl. Madankollu, dan il-metodu ta' kontroll tad-differenza fil-fażi permezz tat-tisħin u d-dissipazzjoni tas-sħana biex jikkontrolla s-sinjal tal-ħruġ jieħu żmien twil ħafna u sempliċement ma jistax jissodisfa r-rekwiżit tagħna li nittrażmettu 100Gpbs kull sekonda. Għalhekk, irridu nsibu mod kif niksbu rata ta' modulazzjoni aktar mgħaġġla.
It-taqsima elettrika tikkonsisti prinċipalment mit-taqsima tal-junction PN li teħtieġ li tbiddel l-indiċi refrattiv fi frekwenza għolja, u l-istruttura tal-elettrodu tal-mewġa li tivvjaġġa li taqbel mal-veloċità tas-sinjal elettriku u s-sinjal ottiku. Il-prinċipju tal-bidla tal-indiċi refrattiv huwa l-effett tad-dispersjoni tal-plażma, magħruf ukoll bħala l-effett tad-dispersjoni tat-trasportatur ħieles. Jirreferi għall-effett fiżiku li meta l-konċentrazzjoni tat-trasportaturi ħielsa f'materjal semikonduttur tinbidel, il-partijiet reali u immaġinarji tal-indiċi refrattiv tal-materjal stess jinbidlu wkoll kif xieraq. Meta l-konċentrazzjoni tat-trasportatur f'materjali semikondutturi tiżdied, il-koeffiċjent tal-assorbiment tal-materjal jiżdied filwaqt li l-parti reali tal-indiċi refrattiv tonqos. Bl-istess mod, meta t-trasportaturi f'materjali semikondutturi jonqsu, il-koeffiċjent tal-assorbiment jonqos filwaqt li l-parti reali tal-indiċi refrattiv tiżdied. B'effett bħal dan, f'applikazzjonijiet prattiċi, il-modulazzjoni ta' sinjali ta' frekwenza għolja tista' tinkiseb billi jiġi rregolat in-numru ta' trasportaturi fil-gwida tal-mewġa tat-trażmissjoni. Eventwalment, jidhru sinjali 0 u 1 fil-pożizzjoni tal-ħruġ, u jitgħabbew sinjali elettriċi b'veloċità għolja fuq l-amplitudni tal-intensità tad-dawl. Il-mod kif jinkiseb dan huwa permezz tal-junction PN. It-trasportaturi ħielsa tas-silikon pur huma ftit ħafna, u l-bidla fil-kwantità mhix biżżejjed biex tissodisfa l-bidla fl-indiċi refrattiv. Għalhekk, huwa meħtieġ li tiżdied il-bażi tat-trasportatur fil-gwida tal-mewġ tat-trażmissjoni billi jiġi doppjat is-silikon biex tinkiseb il-bidla fl-indiċi refrattiv, u b'hekk tinkiseb modulazzjoni ta' rata ogħla.
Ħin tal-posta: 12 ta' Mejju 2025