सिलिकॉन फोटोनिक माख-झेहंडर मॉड्युलेटरचा परिचयएमझेडएम मॉड्युलेटर
400G/800G सिलिकॉन फोटोनिक मॉड्यूल्समध्ये माख-झेंडर मॉड्युलेटर हा ट्रान्समीटर टोकाकडील सर्वात महत्त्वाचा घटक आहे. सध्या, मोठ्या प्रमाणावर उत्पादित होणाऱ्या सिलिकॉन फोटोनिक मॉड्यूल्सच्या ट्रान्समीटर टोकावर दोन प्रकारचे मॉड्युलेटर आहेत: एक प्रकार म्हणजे सिंगल-चॅनल 100Gbps कार्यप्रणालीवर आधारित PAM4 मॉड्युलेटर, जो 4-चॅनल / 8-चॅनल समांतर पद्धतीद्वारे 800Gbps डेटा ट्रान्समिशन साध्य करतो आणि प्रामुख्याने डेटा सेंटर्स व जीपीयूमध्ये वापरला जातो. अर्थात, 100Gbps वर मोठ्या प्रमाणावर उत्पादन झाल्यानंतर EML शी स्पर्धा करणारा सिंगल-चॅनल 200Gbps सिलिकॉन फोटोनिक्स माख-झेंडर मॉड्युलेटर फार दूर नसावा. दुसरा प्रकार आहे...आयक्यू मॉड्युलेटरलांब पल्ल्याच्या सुसंगत ऑप्टिकल संप्रेषणामध्ये वापरले जाते. सध्याच्या टप्प्यावर उल्लेखलेले सुसंगत सिंकिंग हे मेट्रोपॉलिटन बॅकबोन नेटवर्कमधील हजारो किलोमीटरपासून ते ZR ऑप्टिकल मॉड्यूल्ससाठी ८० ते १२० किलोमीटरपर्यंत आणि भविष्यात LR ऑप्टिकल मॉड्यूल्ससाठी १० किलोमीटरपर्यंतच्या प्रसारण अंतराला सूचित करते.
उच्च-गतीचे तत्त्वसिलिकॉन मॉड्युलेटरप्रकाशिकी आणि विद्युत या दोन भागांमध्ये विभागणी करता येते.
ऑप्टिकल भाग: याचे मूलभूत तत्त्व माख-झेहंडर इंटरफेरोमीटर आहे. प्रकाशाचा एक किरण ५०-५० बीम स्प्लिटरमधून जातो आणि समान ऊर्जेच्या दोन प्रकाश किरणांमध्ये रूपांतरित होतो, जे मॉड्युलेटरच्या दोन भुजांमधून पुढे प्रसारित होतात. एका भुजेवरील फेज नियंत्रणाद्वारे (म्हणजे, एका भुजेचा प्रसारण वेग बदलण्यासाठी हीटरद्वारे सिलिकॉनचा अपवर्तनांक बदलला जातो), दोन्ही भुजांच्या बाहेर पडण्याच्या ठिकाणी अंतिम किरण संयोजन केले जाते. इंटरफेअरन्स फेज लांबी (जिथे दोन्ही भुजांची शिखरे एकाच वेळी पोहोचतात) आणि इंटरफेअरन्स कॅन्सलेशन (जिथे फेज फरक ९०° असतो आणि शिखरे दऱ्यांच्या विरुद्ध असतात) हे इंटरफेअरन्सद्वारे साध्य केले जाऊ शकते, ज्यामुळे प्रकाशाची तीव्रता मॉड्युलेट होते (जी डिजिटल सिग्नलमध्ये १ आणि ० म्हणून समजली जाऊ शकते). ही एक सोपी समज आहे आणि व्यावहारिक कामात वर्किंग पॉईंट नियंत्रित करण्याची एक पद्धत देखील आहे. उदाहरणार्थ, डेटा कम्युनिकेशनमध्ये, आपण शिखरापेक्षा ३dB कमी असलेल्या पॉईंटवर काम करतो आणि कोहेरेंट कम्युनिकेशनमध्ये, आपण कोणत्याही प्रकाश बिंदूशिवाय काम करतो. तथापि, उष्णता आणि उष्णता उत्सर्जनाद्वारे फेज फरक नियंत्रित करून आउटपुट सिग्नल नियंत्रित करण्याच्या या पद्धतीला खूप वेळ लागतो आणि ती प्रति सेकंद 100Gbps प्रसारित करण्याची आमची आवश्यकता पूर्ण करू शकत नाही. म्हणून, आम्हाला मॉड्युलेशनचा अधिक वेगवान दर साध्य करण्याचा मार्ग शोधावा लागेल.
विद्युत विभागात प्रामुख्याने पीएन जंक्शन विभाग असतो, ज्याला उच्च वारंवारतेवर अपवर्तनांक बदलण्याची आवश्यकता असते, आणि ट्रॅव्हलिंग वेव्ह इलेक्ट्रोड संरचना असते, जी विद्युत सिग्नल आणि ऑप्टिकल सिग्नलच्या गतीशी जुळते. अपवर्तनांक बदलण्याचे तत्त्व म्हणजे प्लाझ्मा डिस्पर्शन इफेक्ट, ज्याला फ्री कॅरियर डिस्पर्शन इफेक्ट असेही म्हणतात. हा एक भौतिक परिणाम आहे की, जेव्हा सेमीकंडक्टर पदार्थातील फ्री कॅरियर्सची घनता बदलते, तेव्हा त्या पदार्थाच्या स्वतःच्या अपवर्तनांकाचे वास्तविक आणि काल्पनिक भाग देखील त्यानुसार बदलतात. जेव्हा सेमीकंडक्टर पदार्थांमध्ये कॅरियरची घनता वाढते, तेव्हा पदार्थाचा शोषण गुणांक वाढतो, तर अपवर्तनांकाचा वास्तविक भाग कमी होतो. त्याचप्रमाणे, जेव्हा सेमीकंडक्टर पदार्थांमधील कॅरियर्स कमी होतात, तेव्हा शोषण गुणांक कमी होतो, तर अपवर्तनांकाचा वास्तविक भाग वाढतो. अशा परिणामामुळे, व्यावहारिक उपयोगांमध्ये, ट्रान्समिशन वेव्हगाइडमधील कॅरियर्सची संख्या नियंत्रित करून उच्च-वारंवारता सिग्नलचे मॉड्युलेशन साध्य केले जाऊ शकते. अखेरीस, आउटपुट स्थितीवर 0 आणि 1 सिग्नल दिसतात, जे प्रकाशाच्या तीव्रतेच्या अॅम्प्लिट्यूडवर उच्च-गतीचे विद्युत सिग्नल लोड करतात. हे साध्य करण्याचा मार्ग पीएन जंक्शनच्या माध्यमातून आहे. शुद्ध सिलिकॉनमधील मुक्त वाहक खूप कमी असतात आणि त्यांच्या संख्येत होणारा बदल अपवर्तनांकातील बदलाची पूर्तता करण्यासाठी अपुरा असतो. त्यामुळे, अपवर्तनांकातील बदल घडवून आणण्यासाठी आणि त्याद्वारे उच्च दराचे मॉड्युलेशन साध्य करण्यासाठी, सिलिकॉनचे डोपिंग करून ट्रान्समिशन वेव्हगाइडमधील वाहक आधार वाढवणे आवश्यक आहे.
पोस्ट करण्याची वेळ: १२ मे २०२५