Fotoninių integrinių grandynų (PIC) medžiagų sistema
Silicio fotonika yra disciplina, kurioje naudojamos plokštuminės struktūros, pagrįstos silicio medžiagomis, šviesai nukreipti ir įvairioms funkcijoms atlikti. Čia daugiausia dėmesio skiriame silicio fotonikos taikymui kuriant siųstuvus ir imtuvus šviesolaidiniam ryšiui. Didėjant poreikiui padidinti pralaidumą esant tam tikram pralaidumui, tam tikram plotui ir tam tikroms sąnaudoms, silicio fotonika tampa ekonomiškai naudingesnė. Kalbant apie optiką,fotoninės integracijos technologijaturi būti naudojamas, ir dauguma šiandieninių koherentinių siųstuvų-imtuvų yra pagaminti naudojant atskirus LiNbO3 / plokštuminės šviesos bangos grandinės (PLC) moduliatorius ir InP / PLC imtuvus.
1 pav.: Parodytos dažniausiai naudojamos fotoninių integrinių grandynų (PIC) medžiagų sistemos.
1 paveiksle parodytos populiariausios PIC medžiagų sistemos. Iš kairės į dešinę pavaizduoti silicio pagrindu pagaminti silicio PIC (dar vadinami PLC), silicio pagrindu pagaminti izoliatoriaus PIC (silicio fotonika), ličio niobatas (LiNbO3) ir III-V grupės PIC, tokie kaip InP ir GaAs. Šiame straipsnyje daugiausia dėmesio skiriama silicio pagrindu pagamintai fotonikai.silicio fotonika, šviesos signalas daugiausia sklinda silicyje, kurio netiesioginė draudžiamoji zona yra 1,12 elektronvolto (bangos ilgis – 1,1 mikrono). Silicis grynų kristalų pavidalu auginamas krosnyse ir tada supjaustomas į plokšteles, kurios šiandien paprastai yra 300 mm skersmens. Plokštelės paviršius oksiduojamas, kad susidarytų silicio dioksido sluoksnis. Viena iš plokštelių bombarduojama vandenilio atomais iki tam tikro gylio. Tada dvi plokštelės sulydomos vakuume, o jų oksido sluoksniai sujungiami vienas su kitu. Susidariusi konstrukcija nutrūksta išilgai vandenilio jonų implantacijos linijos. Tada silicio sluoksnis ties įtrūkimu poliruojamas, galiausiai paliekant ploną kristalinio Si sluoksnį ant nepažeistos silicio „rankenos“ plokštelės, esančios ant silicio dioksido sluoksnio. Iš šio plono kristalinio sluoksnio formuojami bangolaidžiai. Nors šios silicio pagrindo izoliatoriaus (SOI) plokštelės leidžia naudoti mažo nuostolio silicio fotoninius bangolaidžius, jos iš tikrųjų dažniau naudojamos mažos galios CMOS grandinėse dėl mažos nuotėkio srovės, kurią jos užtikrina.
Yra daug galimų silicio pagrindu pagamintų optinių bangolaidžių formų, kaip parodyta 2 paveiksle. Jos svyruoja nuo mikroskopinių germaniu legiruotų silicio bangolaidžių iki nanoskalės silicio vielos bangolaidžių. Maišant germanį, galima pagamintifotodetektoriaiir elektros absorbcijamoduliatoriaiir galbūt net optinius stiprintuvus. Pridėjus silicio,optinis moduliatoriusgalima pagaminti. Apačioje iš kairės į dešinę yra: silicio vielos bangolaidis, silicio nitrido bangolaidis, silicio oksinitrido bangolaidis, storo silicio keteros bangolaidis, plono silicio nitrido bangolaidis ir legiruoto silicio bangolaidis. Viršuje, iš kairės į dešinę, yra išeikvojimo moduliatoriai, germanio fotodetektoriai ir germaniooptiniai stiprintuvai.
2 pav.: Silicio pagrindu sukurtos optinių bangolaidžių serijos skerspjūvis, kuriame parodyti tipiniai sklidimo nuostoliai ir lūžio rodikliai.
Įrašo laikas: 2024 m. liepos 15 d.