Παρουσιάζουμε τον διαμορφωτή Mach-Zende με φωτονικό πυρίτιοΔιαμορφωτής MZM
ΟMach-zende modulatoΤο r είναι το πιο σημαντικό εξάρτημα στο άκρο του πομπού σε φωτονικές μονάδες πυριτίου 400G/800G. Επί του παρόντος, υπάρχουν δύο τύποι διαμορφωτών στο άκρο του πομπού των μαζικής παραγωγής φωτονικών μονάδων πυριτίου: Ο ένας τύπος είναι ο διαμορφωτής PAM4 που βασίζεται σε λειτουργία μονού καναλιού 100Gbps, ο οποίος επιτυγχάνει μετάδοση δεδομένων 800Gbps μέσω παράλληλης προσέγγισης 4 καναλιών / 8 καναλιών και εφαρμόζεται κυρίως σε κέντρα δεδομένων και GPU. Φυσικά, ένας διαμορφωτής Mach-Zeonde φωτονικής πυριτίου μονού καναλιού 200Gbps που θα ανταγωνιστεί την EML μετά τη μαζική παραγωγή στα 100Gbps δεν θα πρέπει να είναι μακριά. Ο δεύτερος τύπος είναι οΔιαμορφωτής IQεφαρμόζεται σε συνεκτική οπτική επικοινωνία μεγάλων αποστάσεων. Η συνεκτική βύθιση που αναφέρεται στο παρόν στάδιο αναφέρεται στην απόσταση μετάδοσης οπτικών μονάδων που κυμαίνεται από χιλιάδες χιλιόμετρα στο μητροπολιτικό δίκτυο κορμού έως οπτικές μονάδες ZR που κυμαίνονται από 80 έως 120 χιλιόμετρα, ακόμη και σε οπτικές μονάδες LR που κυμαίνονται από 10 χιλιόμετρα στο μέλλον.
Η αρχή της υψηλής ταχύτηταςδιαμορφωτές πυριτίουμπορεί να χωριστεί σε δύο μέρη: οπτική και ηλεκτρισμό.
Οπτικό μέρος: Η βασική αρχή λειτουργίας είναι ένα συμβολόμετρο Mach-Zeund. Μια δέσμη φωτός διέρχεται από έναν διαχωριστή δέσμης 50-50 και γίνεται δύο δέσμες φωτός με ίση ενέργεια, οι οποίες συνεχίζουν να μεταδίδονται στους δύο βραχίονες του διαμορφωτή. Με τον έλεγχο φάσης σε έναν από τους βραχίονες (δηλαδή, ο δείκτης διάθλασης του πυριτίου αλλάζει από έναν θερμαντήρα για να αλλάξει την ταχύτητα διάδοσης του ενός βραχίονα), ο τελικός συνδυασμός δέσμης πραγματοποιείται στην έξοδο και των δύο βραχιόνων. Το μήκος φάσης παρεμβολής (όπου οι κορυφές και των δύο βραχιόνων φτάνουν ταυτόχρονα) και η ακύρωση παρεμβολής (όπου η διαφορά φάσης είναι 90° και οι κορυφές είναι απέναντι από τις κοιλότητες) μπορούν να επιτευχθούν μέσω παρεμβολής, διαμορφώνοντας έτσι την ένταση του φωτός (η οποία μπορεί να γίνει κατανοητή ως 1 και 0 στα ψηφιακά σήματα). Αυτή είναι μια απλή κατανόηση και επίσης μια μέθοδος ελέγχου για το σημείο εργασίας στην πρακτική εργασία. Για παράδειγμα, στην επικοινωνία δεδομένων, εργαζόμαστε σε ένα σημείο 3dB χαμηλότερο από την κορυφή, και στη συνεκτική επικοινωνία, εργαζόμαστε σε σημείο χωρίς φως. Ωστόσο, αυτή η μέθοδος ελέγχου της διαφοράς φάσης μέσω θέρμανσης και απαγωγής θερμότητας για τον έλεγχο του σήματος εξόδου απαιτεί πολύ χρόνο και απλά δεν μπορεί να καλύψει την απαίτησή μας για μετάδοση 100Gpbs ανά δευτερόλεπτο. Επομένως, πρέπει να βρούμε έναν τρόπο να επιτύχουμε ταχύτερο ρυθμό διαμόρφωσης.
Το ηλεκτρικό τμήμα αποτελείται κυρίως από το τμήμα σύνδεσης PN που πρέπει να αλλάξει τον δείκτη διάθλασης σε υψηλή συχνότητα, και τη δομή ηλεκτροδίου μετακινούμενου κύματος που ταιριάζει με την ταχύτητα του ηλεκτρικού σήματος και του οπτικού σήματος. Η αρχή της αλλαγής του δείκτη διάθλασης είναι το φαινόμενο διασποράς πλάσματος, γνωστό και ως φαινόμενο διασποράς ελεύθερων φορέων. Αναφέρεται στο φυσικό φαινόμενο ότι όταν αλλάζει η συγκέντρωση των ελεύθερων φορέων σε ένα ημιαγωγικό υλικό, τα πραγματικά και φανταστικά μέρη του δείκτη διάθλασης του υλικού αλλάζουν επίσης ανάλογα. Όταν η συγκέντρωση φορέων σε ημιαγωγικά υλικά αυξάνεται, ο συντελεστής απορρόφησης του υλικού αυξάνεται, ενώ το πραγματικό μέρος του δείκτη διάθλασης μειώνεται. Ομοίως, όταν οι φορείς σε ημιαγωγικά υλικά μειώνονται, ο συντελεστής απορρόφησης μειώνεται, ενώ το πραγματικό μέρος του δείκτη διάθλασης αυξάνεται. Με ένα τέτοιο φαινόμενο, σε πρακτικές εφαρμογές, η διαμόρφωση σημάτων υψηλής συχνότητας μπορεί να επιτευχθεί ρυθμίζοντας τον αριθμό των φορέων στον κυματοδηγό μετάδοσης. Τελικά, σήματα 0 και 1 εμφανίζονται στη θέση εξόδου, φορτώνοντας ηλεκτρικά σήματα υψηλής ταχύτητας στο πλάτος της έντασης του φωτός. Ο τρόπος για να επιτευχθεί αυτό είναι μέσω της σύνδεσης PN. Οι ελεύθεροι φορείς καθαρού πυριτίου είναι πολύ λίγοι και η μεταβολή στην ποσότητα δεν επαρκεί για να ανταποκριθεί στην μεταβολή του δείκτη διάθλασης. Επομένως, είναι απαραίτητο να αυξηθεί η βάση φορέων στον κυματοδηγό μετάδοσης με προσθήκη πυριτίου για να επιτευχθεί η μεταβολή του δείκτη διάθλασης, επιτυγχάνοντας έτσι υψηλότερη διαμόρφωση ρυθμού.
Ώρα δημοσίευσης: 12 Μαΐου 2025