Fotonik integral sxema (PIC) material tizimi

Fotonik integral sxema (PIC) material tizimi

Silikon fotonikasi - bu turli funktsiyalarga erishish uchun yorug'likni yo'naltirish uchun kremniy materiallarga asoslangan planar tuzilmalardan foydalanadigan intizom. Biz bu erda optik tolali aloqa uchun transmitterlar va qabul qiluvchilarni yaratishda silikon fotonikasini qo'llashga e'tibor qaratamiz. Muayyan tarmoqli kengligi, ma'lum bir oyoq izi va ma'lum bir xarajatda ko'proq uzatishni qo'shish zarurati oshgani sayin, kremniy fotonikasi iqtisodiy jihatdan yanada ishonchli bo'ladi. Optik qism uchun,fotonik integratsiya texnologiyasidan foydalanish kerak va kogerent qabul qiluvchilarning aksariyati bugungi kunda alohida LiNbO3/ planar yorug‘lik to‘lqini sxemasi (PLC) modulatorlari va InP/PLC qabul qiluvchilar yordamida qurilgan.

1-rasm: Tez-tez ishlatiladigan fotonik integral sxema (PIC) material tizimlarini ko'rsatadi.

1-rasmda eng mashhur PIC material tizimlari ko'rsatilgan. Chapdan o'ngga kremniy asosidagi silika PIC (PLC deb ham ataladi), kremniyga asoslangan izolyator PIC (kremniy fotonik), litiy niobat (LiNbO3) va InP va GaAs kabi III-V guruh PIC. Ushbu maqola kremniyga asoslangan fotonikaga qaratilgan. Insilikon fotonik, yorug'lik signali asosan 1,12 elektron volt (1,1 mikron to'lqin uzunligi bilan) bilvosita tarmoqli bo'shlig'iga ega bo'lgan kremniyda tarqaladi. Silikon pechlarda sof kristallar shaklida o'stiriladi va keyin gofretlarga kesiladi, bugungi kunda ular odatda diametri 300 mm. Gofret yuzasi oksidlanib, silika qatlami hosil qiladi. Gofretlardan biri ma'lum bir chuqurlikda vodorod atomlari bilan bombardimon qilinadi. Keyin ikkita gofret vakuumda eritiladi va ularning oksidi qatlamlari bir-biriga bog'lanadi. Yig'ish vodorod ionining implantatsiya chizig'i bo'ylab buziladi. Keyin yoriqdagi kremniy qatlami sayqallanadi, natijada kremniy qatlami ustidagi buzilmagan kremniy “tutqich” gofreti ustida yupqa kristalli Si qatlami qoladi. Ushbu yupqa kristall qatlamdan to'lqin o'tkazgichlar hosil bo'ladi. Ushbu kremniyga asoslangan izolyator (SOI) gofretlari past yo'qotishli kremniy fotonik to'lqin qo'llanmalarini yaratishga imkon bersa-da, ular kam oqish oqimi tufayli kam quvvatli CMOS davrlarida ko'proq qo'llaniladi.

2-rasmda ko'rsatilganidek, kremniyga asoslangan optik to'lqin o'tkazgichlarning ko'plab mumkin bo'lgan shakllari mavjud. Ular mikro miqyosdagi germaniy qo'shilgan kremniy to'lqin o'tkazgichlaridan tortib nano o'lchamli Silicon Wire to'lqin uzatgichlarigacha. Germaniyni aralashtirib, uni qilish mumkinfotodetektorlarva elektr assimilyatsiyamodulyatorlar, va, ehtimol, hatto optik kuchaytirgichlar ham. Kremniyni doping qilish orqali, anoptik modulyatorqilish mumkin. Pastki chapdan o'ngga: kremniy simli to'lqin qo'llanmasi, kremniy nitridi to'lqin qo'llanmasi, kremniy oksinitridi to'lqin qo'llanmasi, qalin kremniy tizma to'lqin qo'llanmasi, yupqa kremniy nitridi to'lqin qo'llanmasi va kremniy to'lqin qo'llanmasi. Yuqorida, chapdan o'ngga, depletion modulyatorlari, germaniy fotodetektorlari va germaniy mavjud.optik kuchaytirgichlar.

Shakl 2: Odatda tarqalish yo'qotishlari va sinishi ko'rsatkichlarini ko'rsatadigan kremniyga asoslangan optik to'lqin o'tkazgich seriyasining ko'ndalang kesimi.