Materialni sistem fotonskega integriranega vezja (PIC)

Materialni sistem fotonskega integriranega vezja (PIC)

Silicijeva fotonika je disciplina, ki uporablja ravninske strukture, ki temeljijo na silicijevih materialih za usmerjanje svetlobe za doseganje različnih funkcij. Tu se osredotočamo na uporabo silicijeve fotonike pri ustvarjanju oddajnikov in sprejemnikov za optične komunikacije. Ker je potreba po dodajanju več prenosa na določeni pasovni širini, danem odtisu in danih stroškov, se silicijeva fotonika postane bolj ekonomsko zdrava. Za optični del,Tehnologija fotonske integracijeUporabiti je treba, večina koherentnih oddajnikov pa je danes zgrajena z ločenimi modulatorji LINBO3/ Planar Laght-valovni vezje (PLC) in sprejemnike INP/ PLC.

Slika 1: Prikazuje običajno uporabljene materialne sisteme fotonskega integriranega vezja (PIC).

Slika 1 prikazuje najbolj priljubljene materialne sisteme PIC. Od leve proti desni so silicijev silicijev silicijev silika (znana tudi kot PLC), silicija na osnovi izolatorja (silicijeva fotonika), litijev niobat (Linbo3) in III-V skupinska slika, kot sta INP in GAAS. Ta članek se osredotoča na silicijevo fotoniko. VSilicijeva fotonika, svetlobni signal potuje predvsem v siliciju, ki ima indirektno vrzel 1,12 elektronskih voltov (z valovno dolžino 1,1 mikronov). Silicij se goji v obliki čistih kristalov v peči in nato razrežemo na rezine, ki so danes običajno premera 300 mm. Površina rezin je oksidirana tako, da tvori plast kremena. Eden od rezin je bombardiran z vodikovimi atomi do določene globine. Oba rezine se nato zlijeta v vakuumu in njihove oksidne plasti se med seboj vežejo. Sklop se zlomi vzdolž linije implantacije vodikovega iona. Silicijeva plast na razpoki se nato polira, sčasoma pusti tanko plast kristalnega Si na nepoškodovanem silicijevem "ročaju" rezine na vrhu silicijevega sloja. Valovodi so oblikovani iz te tanke kristalne plasti. Medtem ko ti silicijevi izolatorji (SOI) rezili, ki omogočajo nizko izgubljeno silicijevo fotoniko, se dejansko pogosteje uporabljajo v vezjih CMOS z nizko močjo zaradi nizkega toka puščanja, ki ga zagotavljajo.

Obstaja veliko možnih oblik optičnih valovodov, ki temeljijo na siliciju, kot je prikazano na sliki 2. Segajo od mikroskopskih germanijevih silicijevih valovodov do nanoskalnih silicijevih valovodov. Z mešanjem germanija je mogoče nareditiFotodetektorjiin električna absorpcijamodulatorji, in morda celo optični ojačevalniki. Z dopingom silicija,Optični modulatorlahko naredite. Spodaj od leve proti desni so: silicijevi žični valovodi, silicijev nitridni valovodi, silicijev oksinitridni valovodi, debel silicijev greben valovodi, tanek silicijev nitridni valovodi in dopiran silicijev valovodi. Na vrhu, od leve proti desniOptični ojačevalniki.

Slika 2: Presek serije optičnih valovodov na osnovi silicija, ki prikazuje značilne izgube širjenja in indekse loma.