Silicon Photonics aktyf elemint

Silicon Photonics aktyf elemint

Fotonics Aktive komponinten ferwize spesifyk om opsetlik dynamyske ynteraksjes tusken ljocht en saak te meitsjen. In typyske aktive komponent fan 'e fotonika is in optyske modulator. Alle hjoeddeistige Silicon-basearreoptyske modulatorsbinne basearre op it plasma-fergese ferfierder effekt. It oantal fergese elektroanen en gatten feroarje yn in silicmateren, elektryske metoaden kinne feroarje yn fergeliking (1,2) te krijen troch Soref en Bennett by in golflingte fan 1550 nanometer. Fergelike mei elektroanen feroarsaakje gatten in gruttere diel fan 'e echte en ferbylde briljante yndeks, dat is, se kinne produsearje in gruttere faze-feroaring foar in bepaalde ferliesferoaring, dus ynMach-Zehnder modulatorsen ring modulatoren, it wurdt normaal de foarkar om gatten te brûken om te brûken om te meitsjenfaze modulators.

De ferskateSilicon (SI) modulatorsoarten wurde toand yn figuer 10a. Yn in karrier yntsjinning modulator leit ljocht yn yntrinsike silisium binnen in heulende pin-knooppunt, en elektronen en gatten wurde ynjeksje. Sokke modulatoren binne stadiger, typysk mei in bânbreedte fan 500 MHz, om't fergese elektroanen en gatten langer nimme om nei ynbrek te romjen. Dêrom wurdt dizze struktuer faak brûkt as fariabele optyske ATNENUATOR (VOA) ynstee fan in modulator. Yn in ferfierder-útputte modulator is it ljochtdiel yn in smelle Pn-knooppunt, en de útputtingbreedte fan it PN-krúspunt wurdt feroare troch in tapaste elektryske fjild. Dizze modulator kin operearje by snelheden yn mear dan 50 GB / S, mar hat in hege eftergrûnynstapsels. De typyske vpil is 2 V-cm. A Metal Oxide Semiconductor (Mos) (MOS) (Eigentlik Sementuctor-Oxide-Oxide-Sementuctor befettet modulator) in tinne okside laach yn in pn-knooppunt. It lit wat ferfieringsplakaasje, lykas ferfierder akseptearje, wêrtroch't in lytsere vπ fan sawat 0,2 VL, mar hat it neidiel fan hegere optyske ferliezen en hegere kapasiteit per lingte fan 'e ienheid. Derneist binne d'r sige elektryske opnamesmodulatoren basearre op sige (silisium (silisium (silisium (silisiummaryium-lis) band edge beweging. Derneist binne d'r Grafiene modulatoren dy't op Grape fertrouwe om te wikseljen tusken ôfwiking fan metalen en transparante isolators. Dizze demonstrearje de ferskaat oan applikaasjes fan ferskate meganismen om hege snelheid te berikken, optyske sinjaal-signulearring fan lege ferlies.

Figuer 10: (a) Cross-seksje-diagram fan ferskate silisium-basearre optyske modulatorûntwerpen en (b) dwersdy-diagram fan optyske detektorûntwerpen.

Ferskate silisium-basearre ljochte detektoren wurde toand yn figuer 10b. It absorbearjende materiaal is germanium (ge). GE is yn steat om ljocht te absorbearjen by golflengten omleech nei sawat 1,6 mikron. Toand oan 'e linkerkant is hjoed de meast kommersjeel suksesfolle PIN-struktuer. It is gearstald út P-Type Doped Silicon oer hokker ge groeit. GE en SI hawwe in 4% LATTE MISCATCH, en om de dislokaasje te minimalisearjen wurdt in tinne laach sige earst groeid as in bufferlaach. Doping fan N-Type wurdt útfierd op 'e boppekant fan it laach. In metaal-semiconductor-metaal (MSM) Fotodiode wurdt yn 't midden sjen litten, en in APD (Avalanche Photodetector) wurdt oan 'e rjochterkant sjen litten. De Avalanche-regio yn APD leit yn SI, dy't legere lûdskarakteristiken hat yn ferliking mei de Avalanche Regio yn Groep III-V Elemental Materialen.

Op it stuit binne d'r gjin oplossingen mei blykbere foardielen yn yntegraasje fan optyske winst mei silisynfotonika. Figuer 11 toant ferskate mooglike opsjes organisearre troch assemblage nivo. Op it fierste lofts binne monolityske yntegraasjes dy't it gebrûk fan útstellen groeid binne (ge) as in optysk winst (er) glês, dy't optysk pompt fereasket), en epitaxiaal groeid gallium Arsenide (Gaas) Quantum-punten. De folgjende kolom is wafel nei Waar Gearkombly te waaien, wêrby't Okside en organyske bonding belutsen is yn 'e regio III-V Groep. De folgjende kolom is-gearkomber, dy't de III-V Group-chip omfettet yn 'e holte fan it Silicon fan it Silicon Wafer en ferwurkjen fan' e waveguide struktuer. It foardiel fan dizze earste trije kolom oanpak is dat it apparaat folslein funksjoneel testen yn 'e wafel foardat jo snije. De meast meast measte kolom is chip-to-chip-assemblage, ynklusyf direkte koppeling fan silisium chips nei iii-v groep chips, lykas ek koppeling fia lens en roastere koppelers. De trend tsjin kommersjele applikaasjes beweecht fan it rjocht nei de linkerkant fan 'e kaart nei mear yntegreare en yntegreare oplossingen.

Figuer 11: Hoe optyske winst is yntegrearre yn Silicon-basearre fotonika. Wylst jo fan links nei rjochts ferhúzje, beweecht it fabrikaazje ynsetstiid stadichoan werom yn it proses.