실리콘 광자 마흐젠데 변조기 MZM 변조기를 소개합니다.

실리콘 광자 마흐젠데 변조기를 소개합니다.MZM 변조기

그만큼마흐젠데 변조기r은 400G/800G 실리콘 포토닉 모듈의 송신단에서 가장 중요한 구성 요소입니다. 현재 양산되는 실리콘 포토닉 모듈의 송신단에는 두 가지 유형의 변조기가 있습니다. 첫 번째 유형은 단일 채널 100Gbps 작동 모드 기반 PAM4 변조기로, 4채널/8채널 병렬 방식을 통해 800Gbps 데이터 전송을 달성하며 주로 데이터 센터와 GPU에 적용됩니다. 물론, 100Gbps 양산 후 EML과 경쟁할 단일 채널 200Gbps 실리콘 포토닉스 Mach-Zeonde 변조기도 머지않아 출시될 것입니다. 두 번째 유형은IQ 변조기장거리 코히어런트 광통신에 적용됩니다. 현 단계에서 언급되는 코히어런트 싱크는 광역 백본망에서 수천 킬로미터에 달하는 광 모듈의 전송 거리부터 80~120킬로미터에 달하는 ZR 광 모듈, 그리고 향후 10킬로미터에 달하는 LR 광 모듈까지를 의미합니다.

고속의 원리실리콘 변조기광학과 전기의 두 부분으로 나눌 수 있습니다.

광학 부분: 기본 원리는 마흐-체운트 간섭계입니다. 광선은 50:50 빔 분할기를 통과하여 동일한 에너지를 가진 두 광선으로 변하고, 이 광선은 변조기의 두 암(arm)에서 계속 전달됩니다. 암 중 하나의 위상 제어(즉, 실리콘의 굴절률을 히터로 변경하여 한 암의 전파 속도를 조절)를 통해 최종 광선 조합은 두 암의 출구에서 이루어집니다. 간섭 위상 길이(두 암의 피크가 동시에 도달하는 경우)와 간섭 제거(위상차가 90°이고 피크가 골과 반대되는 경우)는 간섭을 통해 달성할 수 있으며, 이를 통해 빛의 세기(디지털 신호에서 1과 0으로 이해될 수 있음)를 변조할 수 있습니다. 이는 간단한 이해이며 실제 작업에서 작업 지점을 제어하는 ​​방법이기도 합니다. 예를 들어, 데이터 통신에서는 피크보다 3dB 낮은 지점에서 작업하고, 코히어런트 통신에서는 광점이 없는 지점에서 작업합니다. 그러나 가열 및 방열을 통해 위상차를 제어하여 출력 신호를 제어하는 ​​이 방법은 시간이 매우 오래 걸리고, 초당 100Gbps 전송이라는 우리의 요구 사항을 충족할 수 없습니다. 따라서 더 빠른 변조 속도를 달성할 방법을 찾아야 합니다.

전기 부분은 주로 고주파에서 굴절률을 변경해야 하는 PN 접합 부분과 전기 신호와 광 신호의 속도에 맞춰지는 진행파 전극 구조로 구성됩니다. 굴절률 변경의 원리는 플라즈마 분산 효과, 즉 자유 캐리어 분산 효과라고도 합니다. 이는 반도체 물질 내 자유 캐리어 농도가 변하면 물질 자체의 굴절률 실수부와 허수부도 그에 따라 변하는 물리적 효과를 의미합니다. 반도체 물질의 캐리어 농도가 증가하면 물질의 흡수 계수는 증가하고 굴절률 실수부는 감소합니다. 마찬가지로 반도체 물질의 캐리어 농도가 감소하면 흡수 계수는 감소하고 굴절률 실수부는 증가합니다. 이러한 효과를 이용하여 실제 응용 분야에서는 전송 도파로의 캐리어 수를 조절하여 고주파 신호의 변조를 달성할 수 있습니다. 결과적으로 출력 위치에 0과 1 신호가 나타나 고속 전기 신호를 광 세기의 진폭에 적용합니다. 이를 달성하는 방법은 PN 접합을 이용하는 것입니다. 순수 실리콘의 자유 캐리어는 매우 적고, 그 양의 변화는 굴절률 변화를 따라잡기에 충분하지 않습니다. 따라서 굴절률 변화를 달성하기 위해 실리콘을 도핑하여 전송 도파로의 캐리어 베이스를 증가시켜야 하며, 이를 통해 더 높은 변조율을 달성할 수 있습니다.