Photonic yntegrearre circuit (PIC) materiaal systeem

Photonic yntegrearre circuit (PIC) materiaal systeem

Silisiumfotonika is in dissipline dy't planêre struktueren brûkt op basis fan silisiummaterialen om ljocht te rjochtsjen om in ferskaat oan funksjes te berikken. Wy rjochtsje ús hjir op 'e tapassing fan silisiumfotoniken by it meitsjen fan stjoerders en ûntfangers foar fiberoptyske kommunikaasje. As de needsaak om mear oerdracht ta te foegjen op in opjûne bânbreedte, in opjûne foetôfdruk, en in opjûne kosten tanimt, wurdt silisiumfotoniken ekonomysk sûner. Foar it optyske diel,fotonyske yntegraasje technologymoat brûkt wurde, en de measte gearhingjende transceivers hjoed wurde boud mei help fan aparte LiNbO3 / planar light-wave circuit (PLC) modulators en InP / PLC ûntfangers.

figuer 1: Toant algemien brûkte fotonyske yntegrearre circuit (PIC) materiaal systemen.

Figuer 1 toant de meast populêre PIC materiaal systemen. Fan lofts nei rjochts binne silisium-basearre silika PIC (ek bekend as PLC), silisium-basearre isolator PIC (silicium photonics), lithium niobate (LiNbO3), en III-V groep PIC, lykas InP en GaAs. Dit papier rjochtet him op silisium-basearre fotonika. Ynsilisium fotonika, it ljochtsinjaal reizget benammen yn silisium, dat in yndirekte bandgap hat fan 1,12 elektroanenvolt (mei in golflingte fan 1,1 mikron). Silisium wurdt ferboud yn 'e foarm fan suvere kristallen yn ovens en dan snije yn wafels, dy't hjoeddedei typysk 300 mm yn diameter binne. It wafelflak wurdt oksidearre om in silika-laach te foarmjen. Ien fan de wafels wurdt bombardearre mei wetterstofatomen oant in bepaalde djipte. De twa wafels wurde dan fusearre yn in fakuüm en harren okside lagen bine oan elkoar. De gearstalling brekt lâns de wetterstofion-ymplantaasjeline. De silisium laach by de crack wurdt dan gepolijst, úteinlik litte in tinne laach fan kristallijn Si boppe op 'e yntakt silisium "handtak" wafel boppe op 'e silika laach. Waveguides wurde foarme út dizze tinne kristallijne laach. Wylst dizze silisium-basearre isolator (SOI) wafers meitsje low-loss silisium photonics waveguides mooglik, se wurde eins faker brûkt yn low-power CMOS circuits fanwegen de lege lekkage stream dy't se leverje.

Der binne in protte mooglike foarmen fan silisium-basearre optyske waveguides, lykas werjûn yn figuer 2. Se fariearje fan mikroskaal germanium-doped silica waveguides nei nanoscale Silicon Wire waveguides. Troch germanium te mingjen is it mooglik om te meitsjenfotodetektorsen elektryske absorptionmodulators, en mooglik sels optyske fersterkers. Troch doping silisium, anoptyske modulatormakke wurde kin. De boaiem fan links nei rjochts binne: silisium wire waveguide, silisium nitride waveguide, silisium oxynitride waveguide, dikke silisium ridge waveguide, tinne silisium nitride waveguide en gedoteerde silisium waveguide. Oan 'e boppekant, fan links nei rjochts, binne útputingsmodulators, germanium fotodetektors en germaniumoptyske fersterkers.


figuer 2: Dwarssneed fan in silisium-basearre optyske waveguide rige, showing typyske fuortplanting ferliezen en brekkingsindices.


Post tiid: Jul-15-2024