Fotoniese geïntegreerde stroombaan (PIC) materiaalstelsel
Silikonfotonika is 'n dissipline wat planêre strukture gebruik wat op silikonmateriale gebaseer is om lig te rig om 'n verskeidenheid funksies te bereik. Ons fokus hier op die toepassing van silikonfotonika in die skep van senders en ontvangers vir optieseveselkommunikasie. Soos die behoefte om meer transmissie by 'n gegewe bandwydte, 'n gegewe voetspoor en 'n gegewe koste toe te voeg, word silikonfotonika meer ekonomies gesond. Vir die optiese deel,fotoniese integrasie tegnologiemoet gebruik word, en die meeste koherente transceivers vandag word gebou deur gebruik te maak van aparte LiNbO3/planêre liggolfbaan (PLC) modulators en InP/PLC-ontvangers.
Figuur 1: Toon algemeen gebruikte fotoniese geïntegreerde stroombaan (PIC) materiaalstelsels.
Figuur 1 toon die gewildste PIC-materiaalstelsels. Van links na regs is silikon-gebaseerde silika PIC (ook bekend as PLC), silikon-gebaseerde isolator PIC (silikon fotonika), litium niobaat (LiNbO3), en III-V groep PIC, soos InP en GaAs. Hierdie vraestel fokus op silikon-gebaseerde fotonika. Insilikon fotonika, beweeg die ligsein hoofsaaklik in silikon, wat 'n indirekte bandgaping van 1,12 elektronvolt (met 'n golflengte van 1,1 mikron) het. Silikon word in die vorm van suiwer kristalle in oonde gekweek en dan in wafels gesny, wat vandag tipies 300 mm in deursnee is. Die wafeloppervlak word geoksideer om 'n silikalaag te vorm. Een van die wafers word tot 'n sekere diepte met waterstofatome gebombardeer. Die twee wafers word dan in 'n vakuum saamgesmelt en hul oksiedlae bind aan mekaar. Die samestelling breek langs die waterstofioon-inplantingslyn. Die silikonlaag by die kraak word dan gepoleer, en laat uiteindelik 'n dun laag kristallyne Si bo-op die ongeskonde silikon "handvatsel" wafer bo-op die silika laag. Golfleiers word uit hierdie dun kristallyne laag gevorm. Terwyl hierdie silikon-gebaseerde isolator (SOI) wafers lae-verlies silikon fotoniese golfleiers moontlik maak, word hulle eintlik meer algemeen gebruik in lae-krag CMOS stroombane as gevolg van die lae lekstroom wat hulle verskaf.
Daar is baie moontlike vorme van silikon-gebaseerde optiese golfleiers, soos getoon in Figuur 2. Hulle wissel van mikroskaal germanium-gedoteerde silika golfleiers tot nanoskaal Silicon Wire golfleiers. Deur germanium te meng, is dit moontlik om te maakfotodetektorsen elektriese absorpsiemodulators, en moontlik selfs optiese versterkers. Deur silikon te dop, 'noptiese modulatorgemaak kan word. Die onderste van links na regs is: silikondraadgolfleier, silikonnitriedgolfleier, silikonoksinitriedgolfleier, dik silikonrifgolfleier, dun silikonnitriedgolfleier en gedoteerde silikongolfleier. Aan die bokant, van links na regs, is uitputtingsmodulators, germanium-fotodetektors en germaniumoptiese versterkers.
Figuur 2: Dwarssnit van 'n silikon-gebaseerde optiese golfleierreeks, wat tipiese voortplantingsverliese en brekingsindekse toon.
Pos tyd: Jul-15-2024