Fotoninė integruota grandinės (PIC) medžiagų sistema

Fotoninė integruota grandinės (PIC) medžiagų sistema

Silicio fotonika yra disciplina, naudojanti plokščias struktūras, pagrįstas silicio medžiagomis, kad būtų galima nukreipti šviesą, kad būtų galima atlikti įvairias funkcijas. Čia daugiausia dėmesio skiriame silicio fotonikos taikymui kuriant siųstuvus ir imtuvus, skirtus optinėms šviesolaidžio ryšiams. Kadangi reikia pridėti daugiau transmisijos per tam tikrą pralaidumą, tam tikrą pėdsaką ir padidėjus tam, silicio fotonika tampa ekonomiškai patikimesnė. Optinei daliai,Fotoninės integracijos technologijaTuri būti naudojamas, o dauguma koherentinių siųstuvų šiandien yra pastatyti naudojant atskirus „LinBo3/ Planar Light Wave Circuit“ (PLC) moduliatorius ir INP/ PLC imtuvus.

1 paveikslas: parodytos dažniausiai naudojamos fotoninės integruotos grandinės (PIC) medžiagų sistemos.

1 paveiksle pavaizduotos populiariausios PIC medžiagos sistemos. Iš kairės į dešinę yra silicio pagrindu sukurtas silicio dioksido paveikslėlis (dar žinomas kaip PLC), silicio pagrindu pagamintas izoliatoriaus PIC (silicio fotonika), ličio niobatas (LinBo3) ir III-V grupės PIC, pavyzdžiui, INP ir GAAS. Straipsnyje pagrindinis dėmesys skiriamas silicio pagrindu sukurtai fotonikai. ĮSilicio fotonika, šviesos signalas daugiausia sklinda silicyje, kurio netiesioginis juostos tarpas yra 1,12 elektronų voltų (bangos ilgis 1,1 mikronų). Silicis auginamas grynų kristalų pavidalu krosnyse ir po to supjaustytos vafliais, kurie šiandien paprastai yra 300 mm skersmens. Vaflio paviršius oksiduojamas, kad susidarytų silicio dioksido sluoksnis. Vienas iš vaflių yra bombarduojamas vandenilio atomais iki tam tikro gylio. Tada du vafliai yra sulieti vakuume, o jų oksido sluoksniai jungia vienas kitą. Surinkimas lūžta išilgai vandenilio jonų implantacijos linijos. Tada silicio sluoksnis prie plyšio yra nušlifuotas, galiausiai paliekant ploną kristalinio Si sluoksnį ant nepažeisto silicio „rankenos“ vaflio ant silicio dioksido sluoksnio. Iš šio plono kristalinio sluoksnio susidaro bangolaidžiai. Nors šie silicio pagrindu pagamintos izoliatoriaus (SOI) vafliai suteikia galimybę mažų nuostolių silicio fotonikos bangolaidžiams, jie iš tikrųjų dažniau naudojami mažos galios CMOS grandinėse dėl jų teikiamos mažos nuotėkio srovės.

Yra daugybė galimų silicio pagrindu pagamintų optinių bangolaidžių formų, kaip parodyta 2 paveiksle. Jie svyruoja nuo mikroskalės germanium, silicio dioksido bangolaidžių iki nanoskalės silicio vielos bangolaidžių. Maišant germanį, įmanoma padarytiFotodetektoriaiir elektros absorbcijaModuliatoriai, ir galbūt net optiniai stiprintuvai. Dopingo silicio, anOptinis moduliatoriusgali būti pagaminta. Apačia iš kairės į dešinę yra: silicio vielos bangolaidis, silicio nitrido bangolaidis, silicio oksinitrido bangolaidis, storas silicio kalnagūbrio bangolaidis, plonas silicio nitrido bangolaidis ir silicio bangolaidis. Viršuje, iš kairės į dešinę, yra išeikvojimo moduliatoriai, germanio fotodetektoriai ir germanisOptiniai stiprintuvai.

2 paveikslas: Silicio pagrindu sukurtos optinio bangolaidžio serijos skerspjūvis, kuriame rodomi tipiški sklidimo nuostoliai ir lūžio rodikliai.