Materijalni sistem fotonskog integrisanog kola (PIC).
Silicijumska fotonika je disciplina koja koristi planarne strukture zasnovane na silicijumskim materijalima za usmeravanje svetlosti kako bi se postigle različite funkcije. Ovdje se fokusiramo na primjenu silicijumske fotonike u kreiranju predajnika i prijemnika za optičke komunikacije. Kako se povećava potreba za dodavanjem više prijenosa na datom propusnom opsegu, datom otisku i datim troškovima, silicijumska fotonika postaje ekonomičnija. Za optički dio,tehnologija fotonske integracijemoraju se koristiti, a većina koherentnih primopredajnika danas je napravljena pomoću odvojenih modulatora LiNbO3/planarnog svjetlosnog kola (PLC) i InP/PLC prijemnika.
Slika 1: Prikazuje najčešće korištene materijalne sisteme fotonskog integriranog kola (PIC).
Slika 1 prikazuje najpopularnije PIC materijalne sisteme. S lijeva na desno su PIC na bazi silicijuma (također poznat kao PLC), izolator na bazi silicijuma PIC (silicijum fotonika), litijum niobat (LiNbO3) i PIC III-V grupe, kao što su InP i GaAs. Ovaj rad se fokusira na fotoniku baziranu na silicijumu. Usilicijum fotonika, svjetlosni signal uglavnom putuje u silicijumu, koji ima indirektni pojas od 1,12 elektron volti (sa talasnom dužinom od 1,1 mikrona). Silicijum se uzgaja u obliku čistih kristala u pećima, a zatim se reže u oblatne, koje su danas obično prečnika 300 mm. Površina pločice se oksidira kako bi se formirao sloj silicijevog dioksida. Jedna od pločica je bombardirana atomima vodonika do određene dubine. Dvije pločice se zatim spajaju u vakuumu i njihovi oksidni slojevi se međusobno vezuju. Sklop se lomi duž linije implantacije vodikovih jona. Silicijumski sloj na pukotini se zatim polira, ostavljajući na kraju tanak sloj kristalnog Si na vrhu netaknute pločice silicijumske „ručice“ na vrhu sloja silicijum dioksida. Od ovog tankog kristalnog sloja formiraju se talasovodi. Dok ove pločice izolatora na bazi silicijuma (SOI) omogućavaju silikonske fotoničke talasovode sa malim gubicima, one se zapravo češće koriste u CMOS kolima male snage zbog niske struje curenja koju pružaju.
Postoji mnogo mogućih oblika optičkih talasovoda na bazi silicijuma, kao što je prikazano na slici 2. Oni se kreću od silicijumskih talasovoda dopiranih u mikro razmerama germanijumom do talasovoda sa silicijumskom žicom na nanosmeru. Miješanjem germanija moguće je napravitifotodetektorii električnu apsorpcijumodulatori, a moguće čak i optička pojačala. Dopingom silicijuma, anoptički modulatormože se napraviti. Dole s lijeva na desno su: valovod silicijumske žice, talasovod silicijum nitrida, talasovod silicijum oksinitrid, talasovod debelog silicijumskog grebena, talasovod tankog silicijum nitrida i talasovod dopiranog silicijuma. Na vrhu, s lijeva na desno, nalaze se modulatori iscrpljivanja, fotodetektori germanija i germanijoptička pojačala.
Slika 2: Poprečni presjek serije optičkih talasovoda na bazi silicijuma, koji prikazuje tipične gubitke širenja i indekse prelamanja.
Vrijeme objave: Jul-15-2024