Sustav materijala fotonskog integriranog kruga (PIC)
Silicijska fotonika je disciplina koja koristi planarne strukture temeljene na silicijskim materijalima za usmjeravanje svjetlosti kako bi se postigle razne funkcije. Ovdje se usredotočujemo na primjenu silicijske fotonike u stvaranju odašiljača i prijemnika za optičku komunikaciju. Kako se povećava potreba za dodavanjem većeg prijenosa pri danoj propusnosti, danoj površini i danoj cijeni, silicijska fotonika postaje ekonomski isplativija. Što se tiče optičkog dijela,tehnologija fotonske integracijemoraju se koristiti, a većina koherentnih primopredajnika danas je izgrađena korištenjem odvojenih LiNbO3/planarnih PLC (Light-Wave Circuit) modulatora i InP/PLC prijemnika.
Slika 1: Prikazuje često korištene sustave materijala fotonskih integriranih krugova (PIC).
Slika 1 prikazuje najpopularnije PIC materijalne sustave. S lijeva na desno su PIC na bazi silicija od silicija (također poznat kao PLC), PIC na bazi silicija od izolatora (silicijska fotonika), litijev niobat (LiNbO3) i PIC III-V skupine, kao što su InP i GaAs. Ovaj rad se fokusira na fotoniku na bazi silicija. Usilicijska fotonikaSvjetlosni signal uglavnom putuje u siliciju, koji ima indirektni zabranjeni pojas od 1,12 elektronvolta (s valnom duljinom od 1,1 mikrona). Silicij se uzgaja u obliku čistih kristala u pećima, a zatim reže na pločice, koje su danas obično promjera 300 mm. Površina pločice se oksidira kako bi se formirao sloj silicija. Jedna od pločica se bombardira atomima vodika do određene dubine. Dvije pločice se zatim spajaju u vakuumu i njihovi oksidni slojevi se međusobno vežu. Sklop se lomi duž linije implantacije vodikovih iona. Sloj silicija na pukotini se zatim polira, ostavljajući na kraju tanki sloj kristalnog silicija na vrhu netaknute silicijske pločice "ručke" na vrhu sloja silicija. Valovodi se formiraju od ovog tankog kristalnog sloja. Iako ove pločice izolatora (SOI) na bazi silicija omogućuju silicijske fotoničke valovode s malim gubicima, one se zapravo češće koriste u CMOS krugovima male snage zbog niske struje propuštanja koju pružaju.
Postoji mnogo mogućih oblika optičkih valovoda na bazi silicija, kao što je prikazano na slici 2. Oni se kreću od mikroskopskih valovoda od silicijevog dioksida dopiranog germanijem do nanoskalnih valovoda od silicijske žice. Miješanjem germanija moguće je napravitifotodetektorii električnu apsorpcijumodulatori, a možda čak i optička pojačala. Dopiranjem silicija,optički modulatormože se napraviti. Dolje s lijeva na desno su: valovod od silicijeve žice, valovod od silicijevog nitrida, valovod od silicijevog oksinitrida, valovod od debelog silicijevog grebena, valovod od tankog silicijevog nitrida i valovod s dopiranim silicijem. Na vrhu, s lijeva na desno, nalaze se modulatori osiromašenja, fotodetektori germanija i germanijoptička pojačala.
Slika 2: Presjek serije optičkih valovoda na bazi silicija, s prikazom tipičnih gubitaka propagacije i indeksa loma.
Vrijeme objave: 15. srpnja 2024.