本周六基础解析系列-9：用于光模块几种常用无源器件：MUX、DeMUX、AWG、隔离器等
春节的时候写了几天基础科普的内容，也说在今年排日子做个解析，这周六聊一下MUX、DeMUX和隔离器
Y10T48 【通信基础】光模块里的MUX、DeMUX和隔离器
正事儿说完了
下面是闲聊
我是光模块行业的，天天聊的就是光电信号的相互转换。很多时候，电学与光学有着既对立又统一的天然一体思维。
这几期的基础内容，
第一期模块的外型，一头兼顾电信号的输入输出，另一头考虑光信号的输入输出。
第二期的编码格式，本身就是光和电一起考量的。
第三四期，聊光学的波导，单模多模等等。这个事儿放在电信号里就是GSG或者GSSG那个共面波导的波导，咱们高频电信号同样也要考虑设计“波导”结构，为什么现在的GSG引脚间距要越来越近，且需要考虑各种精密封装，原因就是高速光模块的电信号如果“波导管”太宽会出现高阶模，就是多模电信号，为了避免高阶模保持单模咱们的电信号的布局简直了，费劲心思的进行“高频信号处理”
第五期分析眼图，这事儿是光和电通用的。
第六期聊的线宽、色散、传输距离受限这些个事儿，关心这些最根本的原因在于线宽是频谱分量会导致传输“时延”，信号出现码间干扰。
同样的偏振模色散，本质也是时延，但这个时延是不是偏振本身的错，而是传输通道的不对称引起的。
啁啾是频谱分量的瞬态增加减少以及绝对量的变化，总之是频谱分量的变化，引起额外的传输时延的变化，大多数引起信号之间的干扰，少部分情况会导致时延的相互抵消而使得性能变好。
对于电信号而言，一样的要考虑时延，高频电信号也是以“波动”来传输的，差分信号之间的时延，并行通道之间的时延，行波电极的波动速度考虑以及光电波动速度不同导致的时延（相位差）.....,
这些电信号的处理，我们统称为“高频信号设计”，体现在芯片、器件封装、电路设计等方方面面，但是基本原理是通的。
第七期，本身就是对光电信号转换的一个测量维度
第八期，透镜，这是对于开放无约束的电磁波空间传播的设计理念，光信号会用到，咱们光模块的电信号，一般不考虑空间传播。是咱们这个小领域不考虑而已，其他领域会考虑的，比如射频接收器的那个“大锅”，这个锅实际上就是起到透镜的作用。
这周六是第九期，MUX、DeMUX呢，叫做Multiplexer，多路复用器，简称MUX，它的反向设计就是DeMultiplexer，“解”复用器。
MUX的作用将多个通道合并在一个通道，DeMUX就是将一个通道分散成多个通道。
在光学设计里，MUX特指的多个波长的信号合并在一起，实现波分复用WDM，目的是节约光纤降低光纤成本，DeMUX是将WDM信号分解成单路信号，可以通过Z Block、MZ级联、MR微环级联、AWG等诸多形态的光学器件来实现。
这些器件也可以叫做合波、分波器件。
在电学里边，MUX、DeMUX也是多路电信号进行串并转换后合成一路信号，或者将一路信号分解成多路信号。电学里不考虑波分或频分复用，而是采用时分复用，在时隙上做文章。
把多路脉宽很宽的低频信号合并成一路窄脉宽的高频信号，或者将高频信号分解成低频信号。
用高频信号，这个目的很明确，咱们的光模块的速率不断提高，核心的核心就是要降低单bit的转换成本。
电学要进行频繁的高低频信号的MUX与DeMUX，原因有二，
一个原因是高频信号比较难处理，有些设计很难实现高频，就用多路低频来合成一个高频信号，上个周六的ECOC2024分析，就提到ADC、DAC处理224Gbps（112GBd）信号的难点，然后将信号分解成低频的56GBd来处理，之后进行MUX、DeMUX的各种变换。
第二个原因则是电信号的介质与导体的损耗是随频率增加而增加的，为了降低电信号的传输损耗，可以通过MUX与DeMUX来实现。
电学的MUX与DeMUX，我们有时候也叫做SerDEs，Gearbox等等。
这周六呢，还有一个光学器件就是隔离器。
隔离器是为了实现“非互易”的操作，什么叫非互易，就是不能互相交换的意思。
也就是可以从A到B，但是不能从B到A
大多数的光学或者电学信号，都是互易的，一个导线，可以从左向右传信号，反过来也可以从右向左传。一根光纤，可以可以从左向右传信号，反过来也可以从右向左传。
一个绝缘体，既不能从左向右传，也不能从右向左传，这也是互易的。
互易，一视同仁的意思。
非互易在电学里用的很多很多，在光学里反而比较少。即使是光学器件用到半导体，那也是用来控制电的。
P型半导体和N型半导体接触，可实现非互易，可以从P到N，不能从N到P。当然这个不能从N到P的反向截止是有条件的，不抬扛啊，因为有些场景是需要突破这个条件实现反向击穿或者叫隧穿的。
半导体集成电路的核心就是利用PN结的各种组合搭配实现我们所需的“控制”电路，DSP里边的CMOS再次拆解，都是PN结，Driver里边的Bipolar再次拆解，也都是PN结。
咱们的光学芯片，激光器是电流转为光能的器件，半导体激光器，用PN结导入电流，这个PN是用来约束电的哈。
半导体探测器（~~，这是下周的内容）
半导体调制器，咱天天聊的硅光调制器，硅的半导体PN结做控制电路，实现电流注入或者反偏电场的控制，从而用电流或电场来实现对光学波导的控制。
还有EML电吸收调制器，InP半导体PN结是用来控制电场的，接着在通过电场控制光学吸收量，所以叫电吸收调制器。PN结是电场控制结构。等等
光学的非互易典型器件，有两个，一个是光学隔离器，光可以单向通过，对于反向回来的光可实现“隔离”。
现在的光学隔离器用的是磁致旋光的原理，所以会搭配一个磁场来控制单向性。
光学的非互易典型器件还有一个，就是光环形器，本质也是隔离器，只不过这是一个多端口器件，以典型的三端口环形器来说，就是可以从1到2，可以从2到3，但不能从2到1
光环形器的组件里，也有一个磁致旋光的晶体。
通常，我们把这个磁致旋光的元件，叫做“法拉第”片。
OK，闲聊几句天，周六聊聊光模块里的几个无源器件，联系方式18140517646