Photonický integrovaný obvod (PIC) Material System
Silicon Photonics je disciplína, která používá rovinné struktury založené na křemíkových materiálech k přímému světlu k dosažení různých funkcí. Zaměřujeme se zde na aplikaci silikonové fotoniky při vytváření vysílačů a přijímačů pro optickou komunikaci. Vzhledem k tomu, že je třeba přidat více přenosu za danou šířku pásma, danou stopu a danou nákladů, silikonová fotonika se stává ekonomicky zdravějším. Pro optickou část,Technologie fotonické integraceMusí být použito a většina koherentních transceiverů je dnes postavena pomocí samostatných modulátorů LiNBO3/ Planar Lightwave Circuit (PLC) a přijímače INP/ PLC.
Obrázek 1: ukazuje běžně používané systémy materiálu fotonického integrovaného obvodu (PIC).
Obrázek 1 ukazuje nejoblíbenější systémy materiálu PIC. Zleva doprava jsou křemíkový křemičitý pic (také známý jako PLC), izolátor na bázi křemíku (Silicon Photonics), lithium niobát (Linbo3) a III-V skupinovou pic, jako jsou INP a GaAs. Tento článek se zaměřuje na fotoniku na bázi křemíku. VKřemíková fotonikaSvětelný signál cestuje hlavně v křemíku, který má nepřímou pásmovou mezeru 1,12 elektronového voltů (s vlnovou délkou 1,1 mikronů). Křemík se pěstuje ve formě čistých krystalů v pecích a poté nařízne na oplatky, které jsou dnes obvykle o průměru 300 mm. Povrch oplatky je oxidován za vzniku vrstvy oxidu křemičitého. Jedním z oplatků je bombardován atomy vodíku do určité hloubky. Oba oplatky jsou pak fúzovány ve vakuu a jejich oxidové vrstvy se navzájem spojují. Sestava se rozbije podél implantační linie vodíkových iontů. Vrstva křemíku na trhlině je poté leštěna a nakonec zanechává tenkou vrstvu krystalického Si na horní části intaktního křemíku „rukojeti“ oplatky na horní části vrstvy oxidu křemičitého. Vlnovody jsou tvořeny z této tenké krystalické vrstvy. Zatímco tyto izolátor na bázi křemíku (SOI) umožňují vlnové vlnovody silikonové fotoniky s nízkou ztrátou, ve skutečnosti se běžně používají v obvodech CMOS s nízkým výkonem kvůli nízkému únikovému proudu, který poskytují.
Existuje mnoho možných forem optických vlnovodů na bázi křemíku, jak je znázorněno na obrázku 2. Poskytují se od mikroprocesových vlnovodů dotovaných křemičitým po donovací vlnovody po nanočástici. Smícháním germania je možné vyrobitfotodetektorya elektrická absorpcemodulátorya možná dokonce optické zesilovače. Doping Silicon, Anoptický modulátorlze vyrobit. Spodní část zleva doprava jsou: vlnovod silikonového drátu, vlnovod nitridu křemíku, vlnovod oxynitridu oxynitridu silikonu, silný vlnovod silikonového hřebenu, vlnovod na tenký křemík a dopovaný křemíkový vlnovod. Nahoře zleva doprava jsou modulátory vyčerpání, germaniové fotodetektory a germaniumOptické zesilovače.
Obrázek 2: Průřez série optického vlnovodu na bázi křemíku, ukazující typické ztráty šíření a indexy lomu.
Čas příspěvku: Jul-15-2024