Ipaila ang silicon photonic Mach-Zehnder modulator MZM modulator

Ipaila ang silicon photonic Mach-Zehnder modulatorModulator sa MZM

Ang Mach-Zehnder modulator mao ang pinakaimportanteng component sa transmitter end sa 400G/800G silicon photonic modules. Sa pagkakaron, adunay duha ka klase sa modulator sa transmitter end sa mass-produced silicon photonic modules: Usa ka klase mao ang PAM4 modulator nga gibase sa single-channel 100Gbps working mode, nga nakakab-ot sa 800Gbps data transmission pinaagi sa 4-channel / 8-channel parallel approach ug kasagarang gigamit sa mga data center ug GPU. Siyempre, ang single-channel 200Gbps silicon photonics Mach-Zender modulator nga makigkompetensya sa EML human sa mass production sa 100Gbps dili na layo. Ang ikaduha nga klase mao angIQ modulatorgigamit sa long-distance coherent optical communication. Ang coherent sinking nga gihisgutan sa kasamtangang yugto nagtumong sa transmission distance sa optical modules gikan sa liboan ka kilometro sa metropolitan backbone network ngadto sa ZR optical modules gikan sa 80 ngadto sa 120 kilometro, ug bisan ngadto sa LR optical modules gikan sa 10 kilometro sa umaabot.

Ang prinsipyo sa taas nga tulinmga modulator sa siliconmahimong bahinon sa duha ka bahin: optika ug elektrisidad.

Optical nga bahin: Ang sukaranang prinsipyo mao ang usa ka Mach-Zehnder interferometer. Ang usa ka silaw sa kahayag moagi sa usa ka 50-50 beam splitter ug mahimong duha ka silaw sa kahayag nga adunay parehas nga enerhiya, nga padayon nga ipadala sa duha ka bukton sa modulator. Pinaagi sa phase control sa usa sa mga bukton (nga mao, ang refractive index sa silicon giusab sa usa ka heater aron mausab ang katulin sa pagkaylap sa usa ka bukton), ang katapusang kombinasyon sa silaw gihimo sa gawas sa duha ka bukton. Ang gitas-on sa hugna sa interference (diin ang mga taluktok sa duha ka bukton dungan nga moabot) ug ang pagkansela sa interference (diin ang kalainan sa hugna 90° ug ang mga taluktok atbang sa mga trough) makab-ot pinaagi sa interference, sa ingon gi-modulate ang intensity sa kahayag (nga masabtan nga 1 ug 0 sa mga digital signal). Kini usa ka yano nga pagsabot ug usa usab ka pamaagi sa pagkontrol alang sa working point sa praktikal nga trabaho. Pananglitan, sa komunikasyon sa datos, nagtrabaho kita sa usa ka punto nga 3dB nga mas ubos kaysa sa taluktok, ug sa coherent communication, nagtrabaho kita nga walay light spot. Apan, kini nga pamaagi sa pagkontrol sa phase difference pinaagi sa pagpainit ug heat dissipation aron makontrol ang output signal molungtad og dugay kaayo ug dili gyud makatubag sa atong kinahanglanon nga magpadala og 100Gpbs kada segundo. Busa, kinahanglan kitang mangita og paagi aron makab-ot ang mas paspas nga rate sa modulation.

Ang electrical section kasagaran gilangkoban sa PN junction section nga kinahanglan nga usbon ang refractive index sa taas nga frequency, ug ang traveling wave electrode structure nga mohaom sa speed sa electrical signal ug optical signal. Ang prinsipyo sa pag-usab sa refractive index mao ang plasma dispersion effect, nailhan usab nga free carrier dispersion effect. Kini nagtumong sa pisikal nga epekto nga kung ang konsentrasyon sa free carriers sa usa ka semiconductor material mausab, ang tinuod ug hinanduraw nga mga bahin sa refractive index sa materyal mausab usab sumala niana. Kung ang konsentrasyon sa carrier sa mga semiconductor materials motaas, ang absorption coefficient sa materyal motaas samtang ang tinuod nga bahin sa refractive index mokunhod. Sa susama, kung ang mga carrier sa mga semiconductor materials mokunhod, ang absorption coefficient mokunhod samtang ang tinuod nga bahin sa refractive index motaas. Uban niini nga epekto, sa praktikal nga mga aplikasyon, ang modulation sa high-frequency signals makab-ot pinaagi sa pag-regulate sa gidaghanon sa mga carriers sa transmission waveguide. Sa kadugayan, ang 0 ug 1 signals makita sa output position, nga magkarga sa high-speed electrical signals ngadto sa amplitude sa light intensity. Ang paagi aron makab-ot kini mao ang pinaagi sa PN junction. Gamay ra kaayo ang mga free carrier sa puro nga silicon, ug ang pagbag-o sa gidaghanon dili igo aron matubag ang pagbag-o sa refractive index. Busa, gikinahanglan nga dugangan ang carrier base sa transmission waveguide pinaagi sa pag-doping sa silicon aron makab-ot ang pagbag-o sa refractive index, sa ingon makab-ot ang mas taas nga rate modulation.