真1.6T、真3.2T 调制器方案方案的原理

最近讨论的1.6T, 3.2T 比较多：

真1.6T = 8x200G, 主流方案是硅光方案和EML 方案；

真3.2T =8x400G 方案，目前仅有EML 方案，TFLN方案的潜力很大；传统硅光没有没有方案；

【以下基于公开的论文和信息讨论业界主流共识的几个方案： 其他的SiGe EAM，MRR 等方案后续再介绍。】

不少球友不清楚各种不同的技术路线，背后的原理是什么，我这里做一个介绍：

先说结论：

一 硅光方案的原理

硅光方案的核心是MZM调制器，MZM调制器由上下两个臂的波导型P-N结组成，基本过程是：

电压变化吸引或赶走电子 在 P-N产生等离子 -> 离子改变光速 -> 光速改变引起相位变化 -> 不同相位的信号相干引起光信号的强弱变化，从而调制数据

硅光 MZM调制器的主要问题是：

1. 波导插损大1-3dB/cm, InP 只有0.5-1dB；

2. 波导尺寸小，激光器到硅光，硅光到光纤的插损，较大，在1.5dB以上；

3. MZM 调制器的速度有上限，受两个因素的限制：

(1) 电压产生离子的速度是有上限的

P-N结吸引或者赶走电子的速度是有上限的，电子的反应比较慢，导致整个的工作速度有上限；

(2) 尺寸较大1-5mm，需要光电同步的行波设计复杂度高

因为光信号在硅光里的速度为光速的1/2左右； 电信号在金属电极里的传播速度大概是0.7倍光速，很难和硅光里面光信号完全一致。通俗来说：频率越高（比如 100G 以上），电信号和光信号的速度差被放大，电信号要么 “跑太快超前”，要么 “跑太慢落后”，二者重叠调制的距离越来越短，最终电信号没法有效改变光的相位，调制效果大幅衰减，速度就被卡住在这个临界值。

二 TFLN 方案的原理

TFLN 调制器，也是使用的MZM结构，只不过原理不同，他是通过线性电光效应 (Pockels效应)直接通过电压改变晶体的折射率，不需要P-N结。

调制过程是：

电压变化改变光速 -> 光速改变引起相位变化 -> 不同相位的信号相干引起光信号的强弱变化，从而调制数据。

原理比硅光简单，没有电产生离子速度的约束。所以他的反应速度很快。

他的问题有两个：

其一：尺寸较大：1-5mm，也需要光电同步的行波设计

和硅光一样，也是信号在调制电极和波导里面的速度不一样，也需要通过合适的行波方案，实现电调制和光波导的的同步。

其二：它需要与硅光进行异质集成才能形成系统，集成难度比较大；

三 EML 激光器

EML激光器的主要原理是通过量子限制斯塔克效应，当外加反向偏压时，多量子阱的吸收边会发生快速、剧烈的红移，从而增大对固定波长光的吸收系数。加电压的时候吸收，不加的时候不吸收。

简单的来说就是不加电压不吸收激光，加电压吸收激光

这个过程速度极快，可达皮秒级。另外EAM 的尺寸本身比较小，只有0.1-0.2mm，只有MZM的1/10，所以InP EAM 遇到器件比信号的符号长的问题少，需要的行波设计也不用那么复杂；理论上频率可以做很高。

四 总结

详细对比：

$东山精密(SZ002384)$ $中际旭创(SZ300308)$ $Lumentum控股(LITE)$

作者：查尔斯大风车

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来源：雪球

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