Fotonik entegre devre (PIC) malzeme sistemi
Silisyum fotonik, çeşitli işlevler elde etmek için ışığı yönlendirmek amacıyla silisyum malzemelere dayalı düzlemsel yapılar kullanan bir disiplindir. Burada, fiber optik iletişim için verici ve alıcıların üretiminde silisyum fotonik uygulamalarına odaklanıyoruz. Belirli bir bant genişliği, belirli bir alan ve belirli bir maliyetle daha fazla iletim sağlama ihtiyacı arttıkça, silisyum fotonik ekonomik olarak daha uygun hale geliyor. Optik kısım için,fotonik entegrasyon teknolojisikullanılması gerekir ve günümüzdeki tutarlı alıcı-vericilerin çoğu ayrı LiNbO3/düzlemsel ışık dalgası devresi (PLC) modülatörleri ve InP/PLC alıcıları kullanılarak üretilir.
Şekil 1: Yaygın olarak kullanılan fotonik entegre devre (PIC) malzeme sistemlerini göstermektedir.
Şekil 1, en popüler PIC malzeme sistemlerini göstermektedir. Soldan sağa, silikon bazlı silika PIC (PLC olarak da bilinir), silikon bazlı yalıtkan PIC (silikon fotonik), lityum niyobat (LiNbO3) ve InP ve GaAs gibi III-V grubu PIC'ler yer almaktadır. Bu makale, silikon bazlı fotoniklere odaklanmaktadır.silikon fotonik, ışık sinyali esas olarak 1,12 elektron voltluk (1,1 mikron dalga boyunda) dolaylı bant aralığına sahip olan silikonda ilerler. Silikon, fırınlarda saf kristaller halinde büyütülür ve daha sonra günümüzde genellikle 300 mm çapında olan gofretler halinde kesilir. Gofret yüzeyi, bir silika tabakası oluşturmak için oksitlenir. Gofretlerden biri belirli bir derinliğe kadar hidrojen atomlarıyla bombardıman edilir. Daha sonra iki gofret bir vakumda eritilir ve oksit tabakaları birbirine bağlanır. Düzenek, hidrojen iyonu aşılama hattı boyunca kırılır. Çatlaktaki silikon tabakası daha sonra cilalanır ve sonunda silika tabakasının üzerindeki sağlam silikon "sap" gofretinin üzerinde ince bir kristalin Si tabakası bırakır. Bu ince kristalin tabakadan dalga kılavuzları oluşturulur. Bu silikon bazlı yalıtkan (SOI) yongalar düşük kayıplı silikon fotonik dalga kılavuzlarını mümkün kılarken, sağladıkları düşük sızıntı akımı nedeniyle aslında düşük güçlü CMOS devrelerinde daha yaygın olarak kullanılırlar.
Şekil 2'de gösterildiği gibi, silikon bazlı optik dalga kılavuzlarının birçok olası formu vardır. Bunlar, mikro ölçekli germanyum katkılı silika dalga kılavuzlarından nano ölçekli Silikon Tel dalga kılavuzlarına kadar uzanır. Germanyumun harmanlanmasıyla,fotodedektörlerve elektriksel emilimmodülatörlerve hatta muhtemelen optik amplifikatörler bile. Silikon katkılayarak,optik modülatöryapılabilir. Alttakiler soldan sağa: silikon tel dalga kılavuzu, silikon nitrür dalga kılavuzu, silikon oksinitrür dalga kılavuzu, kalın silikon sırt dalga kılavuzu, ince silikon nitrür dalga kılavuzu ve katkılı silikon dalga kılavuzu. Üsttekiler ise soldan sağa; tükenme modülatörleri, germanyum fotodedektörleri ve germanyumoptik amplifikatörler.
Şekil 2: Tipik yayılma kayıplarını ve kırılma indislerini gösteren silikon tabanlı bir optik dalga kılavuzu serisinin kesiti.
Gönderi zamanı: 15 Temmuz 2024