Fotonisk integrerad krets (PIC) Material System
Silicon Photonics är en disciplin som använder plana strukturer baserade på kiselmaterial för att rikta ljus för att uppnå olika funktioner. Vi fokuserar här på tillämpningen av kiselfotonik för att skapa sändare och mottagare för fiberoptisk kommunikation. Eftersom behovet av att lägga till mer överföring vid en given bandbredd, ett givet fotavtryck och en given kostnad ökar blir kiselfotonik mer ekonomiskt sund. För den optiska delen,fotonisk integrationsteknikMåste användas, och de flesta sammanhängande sändtagare idag är byggda med Separate LinBO3/ Planar Light-Wave Circuit (PLC) -modulatorer och INP/ PLC-mottagare.
Figur 1: Visar vanligt förekommande fotoniska integrerade krets (PIC) materialsystem.
Figur 1 visar de mest populära PIC -materialsystemen. Från vänster till höger finns kiselbaserad kiseldioxidbild (även känd som PLC), kiselbaserad isolatorbild (kiselfotonik), litium-niobat (LinBO3) och III-V-gruppbild, såsom INP och GAAS. Denna artikel fokuserar på kiselbaserad fotonik. Ikiselfotonik, Ljussignalen reser huvudsakligen i kisel, som har ett indirekt bandgap på 1,12 elektronvolt (med en våglängd på 1,1 mikron). Kisel odlas i form av rena kristaller i ugnar och skärs sedan i skivor, som idag är vanligtvis 300 mm i diameter. Skivytan oxideras för att bilda ett kiseldioxidskikt. En av skivorna bombarderas med väteatomer till ett visst djup. De två skivorna smälts sedan i ett vakuum och deras oxidlager binds till varandra. Monteringen bryter längs vätejonimplantationslinjen. Kiselskiktet vid sprickan är sedan polerad, vilket så småningom lämnar ett tunt skikt av kristallint Si ovanpå det intakta kisel "handtag" -skivan ovanpå kiseldioxidskiktet. Vågledare bildas av detta tunna kristallina skikt. Medan dessa kiselbaserade isolatorer (SOI) skivor gör lågförlustkiselfotonikvågledare möjliga, används de faktiskt oftare i lågeffekt CMOS-kretsar på grund av den låga läckströmmen de tillhandahåller.
Det finns många möjliga former av kiselbaserade optiska vågledare, som visas i figur 2. De sträcker sig från mikroskala germanium-dopade kiseldioxidvågledare till nanoskala kiseltrådvågledare. Genom att blanda germanium är det möjligt att görafotodetektoreroch elektrisk absorptionmodulatoreroch eventuellt till och med optiska förstärkare. Genom att doping kisel, ettoptisk modulatorkan göras. Botten från vänster till höger är: kiseltrådvågledare, kiselnitridvågledare, kiseloxynitridvågledare, tjock kiselryggsvågledare, tunn kiselnitridvågledare och dopad kiselvågledare. Överst, från vänster till höger, är utarmningsmodulatorer, germaniumfotodetektorer och germaniumoptiska förstärkare.
Bild 2: Tvärsnitt av en kiselbaserad optisk vågledare-serie, som visar typiska förökningsförluster och brytningsindex.
Posttid: jul-15-2024