Tutvustage ränifotoonset Mach-Zehnderi modulaatoritMZM-modulaator
Mach-Zehnderi modulaator on 400G/800G ränifotooniliste moodulite saatjapoolne kõige olulisem komponent. Praegu on masstoodetud ränifotooniliste moodulite saatjapoolses otsas kahte tüüpi modulaatoreid: üks tüüp on PAM4 modulaator, mis põhineb ühekanalilisel 100 Gbps töörežiimil ja saavutab 800 Gbps andmeedastuse 4-kanalilise/8-kanalilise paralleelse lähenemisviisi kaudu ning seda kasutatakse peamiselt andmekeskustes ja GPU-des. Loomulikult ei tohiks kaugel olla ühekanaliline 200 Gbps ränifotooniline Mach-Zenderi modulaator, mis pärast masstootmist 100 Gbps juures EML-iga konkureerima hakkab. Teine tüüp onIQ modulaatorrakendatakse pikamaa koherentses optilises sides. Praeguses etapis mainitud koherentne neeldumine viitab optiliste moodulite edastuskaugusele, mis ulatub tuhandetest kilomeetritest suurlinna magistraalvõrgus kuni ZR optiliste mooduliteni, mis ulatuvad 80–120 kilomeetrini, ja isegi LR optiliste mooduliteni, mis ulatuvad tulevikus 10 kilomeetrini.
Kiire kiiruse põhimõteräni modulaatoridvõib jagada kahte ossa: optika ja elekter.
Optiline osa: Põhiprintsiip on Mach-Zehnderi interferomeeter. Valguskiir läbib 50-50 kiirejaoturi ja muutub kaheks võrdse energiaga valguskiireks, mis jätkavad edastamist modulaatori kahes harus. Ühe haru faasikontrolli abil (st räni murdumisnäitajat muudetakse küttekehaga, et muuta ühe haru levimiskiirust) teostatakse lõplik kiirte kombinatsioon mõlema haru väljundis. Interferentsi abil saab saavutada interferentsi faasipikkuse (kus mõlema haru tipud ulatuvad samaaegselt) ja interferentsi summutamise (kus faaside vahe on 90° ja tipud on madalrõhkkondade vastas), moduleerides seeläbi valguse intensiivsust (mida digitaalsignaalides võib mõista kui 1 ja 0). See on lihtne arusaam ja ka praktilises töös tööpunkti juhtimise meetod. Näiteks andmesides töötame punktis, mis on 3 dB madalamal kui tipp, ja koherentses sides töötame ilma valguslaiguta. See faaside erinevuse juhtimise meetod kuumutamise ja soojuse hajumise abil väljundsignaali juhtimiseks võtab aga väga kaua aega ja lihtsalt ei suuda täita meie nõuet edastada 100 Gpbs sekundis. Seetõttu peame leidma viisi kiirema modulatsioonikiiruse saavutamiseks.
Elektriline osa koosneb peamiselt PN-siirde sektsioonist, mis peab muutma murdumisnäitajat kõrgsagedusel, ja liikuva laine elektroodi struktuurist, mis vastab elektrilise ja optilise signaali kiirusele. Murdumisnäitaja muutmise põhimõte on plasma dispersiooniefekt, mida tuntakse ka vabade laengukandjate dispersiooniefektina. See viitab füüsikalisele efektile, kus kui pooljuhtmaterjalis vabade laengukandjate kontsentratsioon muutub, muutuvad vastavalt ka materjali enda murdumisnäitaja reaal- ja imaginaarosad. Kui pooljuhtmaterjalides laengukandjate kontsentratsioon suureneb, suureneb materjali neeldumistegur, samal ajal kui murdumisnäitaja reaalosa väheneb. Samamoodi, kui pooljuhtmaterjalides laengukandjad vähenevad, väheneb neeldumistegur, samal ajal kui murdumisnäitaja reaalosa suureneb. Sellise efekti abil saab praktilistes rakendustes kõrgsagedussignaalide modulatsiooni saavutada, reguleerides edastava lainejuhi laengukandjate arvu. Lõpuks ilmuvad väljundpositsioonile 0 ja 1 signaalid, mis laadivad kiireid elektrilisi signaale valguse intensiivsuse amplituudile. Selle saavutamiseks kasutatakse PN-siirdeid. Puhas räni vabu laengukandjaid on väga vähe ja koguse muutus ei ole piisav murdumisnäitaja muutuse katmiseks. Seetõttu on murdumisnäitaja muutuse saavutamiseks vaja suurendada ülekandelainejuhis kandevõimet räni dopeerimise teel, saavutades seeläbi suurema kiiruse modulatsiooni.
Postituse aeg: 12. mai 2025