Introduce u modulatore Mach-Zende fotonicu di siliciuModulatore MZM
UModulatu di Mach-zender hè u cumpunente u più impurtante à l'estremità di u trasmettitore in i moduli fotonici di silicone 400G/800G. Attualmente, ci sò dui tipi di modulatori à l'estremità di u trasmettitore di i moduli fotonici di silicone prudutti in massa: Un tipu hè u modulatore PAM4 basatu annantu à una modalità di travagliu à un canale di 100 Gbps, chì ottiene una trasmissione di dati di 800 Gbps attraversu un approcciu parallelu à 4 canali / 8 canali è hè applicatu principalmente in centri dati è GPU. Benintesa, un modulatore Mach-Zeonde di fotonica di silicone à un canale di 200 Gbps chì cumpete cù EML dopu a pruduzzione di massa à 100 Gbps ùn deve esse luntanu. U secondu tipu hè uModulatore di QIapplicatu in a cumunicazione ottica coerente à longa distanza. L'affundamentu coerente mintuvatu in a fase attuale si riferisce à a distanza di trasmissione di i moduli ottici chì varieghja da migliaia di chilometri in a rete dorsale metropolitana à i moduli ottici ZR chì varieghjanu da 80 à 120 chilometri, è ancu à i moduli ottici LR chì varieghjanu da 10 chilometri in u futuru.
U principiu di l'alta velocitàmodulatori di siliciupò esse divisu in duie parte: ottica è elettricità.
Parte ottica: U principiu basicu hè un interferometru Mach-zeund. Un fasciu di luce passa per un divisore di fasciu 50-50 è diventa dui fasci di luce cù a stessa energia, chì cuntinueghjanu à esse trasmessi in i dui bracci di u modulatore. Per mezu di u cuntrollu di fase nantu à unu di i bracci (vale à dì, l'indice di rifrazione di u siliciu hè cambiatu da un riscaldatore per alterà a velocità di propagazione di un bracciu), a cumbinazione finale di u fasciu hè realizata à l'uscita di i dui bracci. A lunghezza di fase di l'interferenza (induve i picchi di i dui bracci ghjunghjenu simultaneamente) è a cancellazione di l'interferenza (induve a differenza di fase hè di 90° è i picchi sò opposti à i valli) ponu esse ottenute per mezu di l'interferenza, modulendu cusì l'intensità di a luce (chì pò esse capita cum'è 1 è 0 in i signali digitali). Questa hè una capiscitura simplice è ancu un metudu di cuntrollu per u puntu di travagliu in u travagliu praticu. Per esempiu, in a cumunicazione di dati, travagliamu in un puntu 3dB più bassu di u piccu, è in a cumunicazione coerente, travagliamu senza puntu di luce. Tuttavia, questu metudu di cuntrollu di a differenza di fase per mezu di u riscaldamentu è di a dissipazione di u calore per cuntrullà u signale di uscita richiede assai tempu è ùn pò micca risponde à u nostru requisitu di trasmissione di 100 Gpbs per seconda. Dunque, duvemu truvà un modu per ottene una velocità di modulazione più rapida.
A sezzione elettrica hè custituita principalmente da a sezzione di giunzione PN chì hà bisognu di cambià l'indice di rifrazione à alta frequenza, è a struttura di l'elettrodu d'onda viaghjante chì currisponde à a velocità di u signale elettricu è di u signale otticu. U principiu di cambià l'indice di rifrazione hè l'effettu di dispersione di plasma, cunnisciutu ancu cum'è l'effettu di dispersione di purtatori liberi. Si riferisce à l'effettu fisicu chì quandu a cuncentrazione di purtatori liberi in un materiale semiconduttore cambia, e parte reale è imaginaria di l'indice di rifrazione di u materiale cambianu ancu di cunseguenza. Quandu a cuncentrazione di purtatori in i materiali semiconduttori aumenta, u coefficientu d'assorbimentu di u materiale aumenta mentre a parte reale di l'indice di rifrazione diminuisce. In listessu modu, quandu i purtatori in i materiali semiconduttori diminuiscenu, u coefficientu d'assorbimentu diminuisce mentre a parte reale di l'indice di rifrazione aumenta. Cù un tale effettu, in applicazioni pratiche, a modulazione di signali d'alta frequenza pò esse ottenuta regulendu u numeru di purtatori in a guida d'onda di trasmissione. Infine, i signali 0 è 1 appariscenu in a pusizione di uscita, caricendu signali elettrici d'alta velocità nantu à l'ampiezza di l'intensità luminosa. U modu per ottene questu hè attraversu a giunzione PN. I purtatori liberi di siliciu puru sò assai pochi, è u cambiamentu di quantità hè insufficiente per risponde à u cambiamentu di l'indice di rifrazione. Dunque, hè necessariu aumentà a basa di purtatori in a guida d'onda di trasmissione dopendu u siliciu per ottene u cambiamentu di l'indice di rifrazione, ottenendu cusì una modulazione di velocità più alta.
Data di publicazione: 12 di maghju di u 2025