सिलिकॉन फोटोनिक मच-ज़ेन्डर मॉड्यूलेटर (एमजेडएम) का परिचय।

सिलिकॉन फोटोनिक मच-ज़ेन्डर मॉड्यूलेटर का परिचय।एमजेडएम मॉड्यूलेटर

400G/800G सिलिकॉन फोटोनिक मॉड्यूल में ट्रांसमीटर छोर पर मच-ज़ेन्डर मॉड्यूलेटर सबसे महत्वपूर्ण घटक है। वर्तमान में, बड़े पैमाने पर उत्पादित सिलिकॉन फोटोनिक मॉड्यूल के ट्रांसमीटर छोर पर दो प्रकार के मॉड्यूलेटर उपलब्ध हैं: एक प्रकार का मॉड्यूलेटर PAM4 है जो एकल-चैनल 100Gbps कार्य मोड पर आधारित है, जो 4-चैनल/8-चैनल समानांतर दृष्टिकोण के माध्यम से 800Gbps डेटा ट्रांसमिशन प्राप्त करता है और मुख्य रूप से डेटा केंद्रों और GPU में उपयोग किया जाता है। निश्चित रूप से, 100Gbps पर बड़े पैमाने पर उत्पादन के बाद EML के साथ प्रतिस्पर्धा करने वाला एकल-चैनल 200Gbps सिलिकॉन फोटोनिक्स मच-ज़ेन्डर मॉड्यूलेटर जल्द ही उपलब्ध होगा। दूसरा प्रकार है...आईक्यू मॉड्युलेटरइसका उपयोग लंबी दूरी के सुसंगत प्रकाशिक संचार में किया जाता है। वर्तमान चरण में उल्लिखित सुसंगत सिंकिंग का तात्पर्य महानगरीय बैकबोन नेटवर्क में हजारों किलोमीटर की दूरी से लेकर ZR प्रकाशिक मॉड्यूल की 80 से 120 किलोमीटर की दूरी तक और भविष्य में LR प्रकाशिक मॉड्यूल की 10 किलोमीटर की दूरी तक संचरण दूरी से है।

उच्च गति का सिद्धांतसिलिकॉन मॉड्यूलेटरइसे दो भागों में विभाजित किया जा सकता है: प्रकाशिकी और विद्युत।

प्रकाशीय भाग: इसका मूल सिद्धांत मच-ज़ेन्डर इंटरफेरोमीटर है। प्रकाश की एक किरण 50-50 बीम स्प्लिटर से गुजरती है और समान ऊर्जा वाली दो किरण किरणों में विभाजित हो जाती है, जो मॉड्यूलेटर की दोनों भुजाओं में संचारित होती रहती हैं। एक भुजा पर फेज नियंत्रण (अर्थात्, सिलिकॉन के अपवर्तनांक को हीटर द्वारा परिवर्तित करके एक भुजा की संचरण गति को बदला जाता है) द्वारा, दोनों भुजाओं के निकास पर अंतिम किरण संयोजन किया जाता है। व्यतिकरण के माध्यम से व्यतिकरण फेज लंबाई (वह बिंदु जहाँ दोनों भुजाओं के शिखर एक साथ पहुँचते हैं) और व्यतिकरण निरस्तीकरण (वह बिंदु जहाँ फेज अंतर 90° होता है और शिखर गर्तों के विपरीत होते हैं) प्राप्त किया जा सकता है, जिससे प्रकाश की तीव्रता को मॉड्युलेट किया जा सकता है (जिसे डिजिटल संकेतों में 1 और 0 के रूप में समझा जा सकता है)। यह एक सरल व्याख्या है और व्यावहारिक कार्य में कार्य बिंदु के लिए एक नियंत्रण विधि भी है। उदाहरण के लिए, डेटा संचार में, हम शिखर से 3dB कम बिंदु पर कार्य करते हैं, और सुसंगत संचार में, हम प्रकाश बिंदु रहित बिंदु पर कार्य करते हैं। हालांकि, तापन और ऊष्मा अपव्यय के माध्यम से चरण अंतर को नियंत्रित करके आउटपुट सिग्नल को नियंत्रित करने की यह विधि बहुत समय लेती है और 100 जीपीबीएस प्रति सेकंड संचारित करने की हमारी आवश्यकता को पूरा नहीं कर सकती। इसलिए, हमें मॉड्यूलेशन की तीव्र दर प्राप्त करने का एक तरीका खोजना होगा।

विद्युत भाग में मुख्य रूप से पीएन जंक्शन भाग होता है, जिसे उच्च आवृत्ति पर अपवर्तनांक को परिवर्तित करने की आवश्यकता होती है, और एक तरंग इलेक्ट्रोड संरचना होती है जो विद्युत और प्रकाशीय संकेतों की गति को समायोजित करती है। अपवर्तनांक परिवर्तन का सिद्धांत प्लाज्मा प्रकीर्णन प्रभाव है, जिसे मुक्त वाहक प्रकीर्णन प्रभाव भी कहा जाता है। यह उस भौतिक प्रभाव को संदर्भित करता है कि जब किसी अर्धचालक पदार्थ में मुक्त वाहकों की सांद्रता बदलती है, तो पदार्थ के स्वयं के अपवर्तनांक के वास्तविक और काल्पनिक भाग भी तदनुसार परिवर्तित हो जाते हैं। जब अर्धचालक पदार्थों में वाहक सांद्रता बढ़ती है, तो पदार्थ का अवशोषण गुणांक बढ़ता है जबकि अपवर्तनांक का वास्तविक भाग घटता है। इसी प्रकार, जब अर्धचालक पदार्थों में वाहकों की संख्या घटती है, तो अवशोषण गुणांक घटता है जबकि अपवर्तनांक का वास्तविक भाग बढ़ता है। इस प्रभाव के साथ, व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, संचरण तरंगगाइड में वाहकों की संख्या को नियंत्रित करके उच्च-आवृत्ति संकेतों का मॉड्यूलेशन प्राप्त किया जा सकता है। अंततः, आउटपुट स्थिति पर 0 और 1 संकेत प्रकट होते हैं, जो प्रकाश तीव्रता के आयाम पर उच्च-गति वाले विद्युत संकेतों को लोड करते हैं। इसे प्राप्त करने का तरीका पीएन जंक्शन के माध्यम से है। शुद्ध सिलिकॉन में मुक्त वाहकों की संख्या बहुत कम होती है, और मात्रा में परिवर्तन अपवर्तनांक में परिवर्तन को पूरा करने के लिए अपर्याप्त होता है। इसलिए, अपवर्तनांक में परिवर्तन प्राप्त करने के लिए सिलिकॉन की डोपिंग द्वारा ट्रांसमिशन वेवगाइड में वाहक आधार को बढ़ाना आवश्यक है, जिससे उच्च दर मॉड्यूलेशन प्राप्त हो सके।