硅光集成的调制器,有一个结构叫做MZ,这是设计成一个用于“干涉”的结构。叫做马赫增德干涉器。
学术上的理解就是,当一束光被均匀分成两束,如果两臂折射率差为0,光的相位差为0,二者出现“干涉相长”,幅度叠加
如果调整折射率,将其相位差调整到180°,或者叫π,就可以实现“干涉相消”,幅度正负抵消。
在描述这个场景时,我有时候会这么说,调整折射率就等于调整波动速度,从而调整二者的干涉条件,实现信号幅度大小的“调制”
在聊这个时,默认大家是知道折射率的基本概念,折射率的定义本身就是其波动速度的描述,调整折射率当然就是调整波动速度啊
其物理意义是这么来的,光在进入介质的时候,波动的频率没有变,f=1/△t,波峰峰之间的时间间隙是不变的。
但是,光在介质中的波长变了,被压缩了。上下两个图的坐标轴标注不一样啊,上图是时间轴,下图是长度。
怎么理解?
光在介质中,波实际上是被压缩了,这个压缩的程度就是“折射率”这个值。假定折射率是3,那么光的真空波长是介质中波长的三倍。
为什么会有速度的差异,我们虽然被压缩了,但两条腿的切换频率没变,波长变了,速度也就变了。
走路的节奏一样,但步长(波长)与行进速度变了。
调整折射率,调整了波长的压缩程度,也就等于调整了波动速度。
重点啊,可但是,咱们光通信对于载波的描述,并不习惯用频率来描述,比如真空波长为1310nm的电磁波频率为228.85THz,1270nm真空波长的电磁波频率为236.06THz
我们习惯了用波长来描述光纤通信的光的载波,1310nm,1331nm,850nm,1550nm....,这些都是真空波长,而非介质中的实际波长。
我们也很难用介质中的实际波长来描述这列波,因为十分复杂,比如在光栅里,光栅的折射率是大小相间分布的,描述起来很困难。
所以我们会给出一个非常非常重要的参数,介质的折射率,Y10T73 一些材料的折射率曲线
然后用等效的真空波长来描述这列波。也就是一个用于1310nm的硅光调制器中的实际波长,有可能是400nm,也有可能是402nm...,这些实际波长可以通过折射率进行换算。
同样的道理,我们知道的DFB激光器的光栅的设计原则为光栅周期是设计波长的二分之一,????,what,but,so
通过下表是看不出来,是吧?这是之前写过的Lumentum其中几个光栅周期的数据。
可但是,我们换算一下,其实是半波长,只是用真空波长来表述设计值,而实际的光栅刻蚀当然得按照实际波长来计算啊。
三年前写过海信与山东大学的一个激光器的参数,也可以反推啊,这个激光器的设计波长为1310nm
同理还有,天天叨叨的空芯光纤具有波动速度快,传输低时延的特点,原因就是空气的折射率约等于真空的折射率,~1,所以波动速度为一秒30万公里。
而实芯光纤是用玻璃来做的,折射率约为1.46,用1.5近似一下,在玻璃里的波动速度是30/1.5=20万公里/秒
这就是空芯光纤低时延的底层逻辑。
周六的9:30-11:30,用视频号直播来投屏PPT,总结一下2024年光纤通信的技术动态与案例。