Fotonik entegre devre (PIC) malzeme sistemi
Silikon fotoniği, çeşitli işlevlere ulaşmak amacıyla ışığı yönlendirmek için silikon malzemelere dayanan düzlemsel yapıları kullanan bir disiplindir. Burada, fiber optik iletişim için verici ve alıcıların oluşturulmasında silikon fotoniğin uygulanmasına odaklanıyoruz. Belirli bir bant genişliğinde, belirli bir ayak izinde ve belirli bir maliyette daha fazla iletim ekleme ihtiyacı arttıkça, silikon fotoniği ekonomik olarak daha sağlam hale gelir. Optik kısım içinfotonik entegrasyon teknolojisikullanılması zorunludur ve günümüzde çoğu uyumlu alıcı-verici, ayrı LiNbO3/düzlemsel ışık dalgası devresi (PLC) modülatörleri ve InP/PLC alıcıları kullanılarak inşa edilmiştir.
Şekil 1: Yaygın olarak kullanılan fotonik entegre devre (PIC) malzeme sistemlerini gösterir.
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'dir. Bu makale silikon bazlı fotoniğe odaklanmaktadır. İçindesilikon fotonikIşık sinyali esas olarak 1,12 elektron voltluk dolaylı bant aralığına (1,1 mikron dalga boyuna sahip) sahip silikon içinde hareket eder. Silikon, fırınlarda saf kristaller halinde yetiştirilir ve daha sonra günümüzde genellikle 300 mm çapında olan levhalar halinde kesilir. Gofret yüzeyi bir silika tabakası oluşturmak üzere oksitlenir. Gofretlerden biri belirli bir derinliğe kadar hidrojen atomlarıyla bombalanır. Daha sonra iki levha vakumda eritilir ve oksit katmanları birbirine bağlanır. Düzenek hidrojen iyonu implantasyon hattı boyunca kırılır. Çatlaktaki silikon katman daha sonra parlatılır ve sonunda silika katmanının üzerindeki sağlam silikon "tutamak" plakasının üzerinde ince bir kristalimsi Si katmanı bırakılır. Dalga kılavuzları bu ince kristal tabakadan oluşur. Bu silikon bazlı yalıtkan (SOI) plakalar, 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. Germanyumu harmanlayarak şunları yapmak mümkündür:fotodedektörlerve elektriksel emilimmodülatörlerve hatta muhtemelen optik amplifikatörler. Silikonun dopinglenmesiyle,optik modülatöryapılabilir. Soldan sağa alt kısımlar şunlardır: silikon tel dalga kılavuzu, silikon nitrür dalga kılavuzu, silikon oksinitrid dalga kılavuzu, kalın silikon sırt dalga kılavuzu, ince silikon nitrür dalga kılavuzu ve katkılı silikon dalga kılavuzu. Üstte, soldan sağa tükenme modülatörleri, germanyum fotodetektörleri ve germanyum varoptik amplifikatörler.
Şekil 2: Silikon bazlı optik dalga kılavuzu serisinin tipik yayılma kayıplarını ve kırılma indekslerini gösteren kesiti.
Gönderim zamanı: Temmuz-15-2024