System materiałowy zintegrowanego obwodu fotonicznego (PIC)
Fotonika krzemowa to dyscyplina, która wykorzystuje struktury płaskie oparte na materiałach silikonowych do kierowania światłem, aby osiągnąć różnorodne funkcje. Koncentrujemy się tutaj na stosowaniu fotoniki krzemowej w tworzeniu nadajników i odbiorników do komunikacji światłowodowej. Ponieważ potrzeba dodania większej transmisji przy danej przepustowości, danym śladu i danym koszcie, fotonika krzemowa staje się bardziej ekonomicznie solidna. Dla części optycznej,Technologia integracji fotonicznejMusi być używany, a większość spójnych transceiverów jest obecnie budowana przy użyciu osobnych modeli Linbo3/ Planar Light Wave (PLC) i odbiorników INP/ PLC.
Rysunek 1: Pokazuje powszechnie używane systemy materiałów zintegrowanego fotonicznego (PIC).
Rysunek 1 pokazuje najpopularniejsze systemy materiałów PIC. Od lewej do prawej pic krzemionki na bazie krzemu (znany również jako PLC), Pic izolator na bazie krzemu (krzemowy fotonika), lit niobate (Linbo3) i III-V PIC, takie jak INP i GAA. Ten artykuł koncentruje się na fotonikach na bazie krzemu. WFotonika silikonowa, Sygnał światła porusza się głównie w krzemie, który ma pośrednią szczelinę pasmową 1,12 woltów elektronów (o długości fali 1,1 mikronów). Krzem uprawiany jest w postaci czystych kryształów w piecach, a następnie przecinany na płytki, które dziś mają średnicę o średnicy 300 mm. Powierzchnia waflowa jest utleniona w celu utworzenia warstwy krzemionkowej. Jeden z wafli jest bombardowany atomami wodoru na pewną głębokość. Dwie wafle są następnie połączone w próżnię, a ich warstwy tlenkowe wiążą się ze sobą. Zespół pęka wzdłuż linii implantacji jonów wodorowych. Warstwę silikonową na pęknięciu jest następnie polerowana, ostatecznie pozostawiając cienką warstwę krystalicznego Si na nienaruszonym krzemowym „uchwycie” waflu na warstwie krzemionki. Falowody powstają z tej cienkiej warstwy krystalicznej. Podczas gdy te płytki izolatorowe na bazie krzemu (SOI) umożliwiają falowody o niskiej zawartości krzemowych fotonicznych, są one w rzeczywistości częściej stosowane w obwodach CMOS o niskiej mocy ze względu na zapewniany, jaki prąd upływowy.
Istnieje wiele możliwych form falowodów optycznych na bazie krzemu, jak pokazano na ryc. 2. Odbierają one od mikroskopowych falowodów krzemionkowych domieszkowanych germanami po nanoskalowe falowody drutu krzemu. Mieszając german, można zrobićfotodetektoryi absorpcja elektrycznamodulatory, a może nawet wzmacniacze optyczne. Przez domieszkowanie krzem, aModulator optycznymożna wykonać. Dno od lewej do prawej to: falowód drutu silikonowego, falowód azotku krzemu, falowód krzemowy oksynitride, gęsty falowód krzemowy, cienki falowód krzemowy azotek i żapiany falowód krzemu. U góry, od lewej do prawej, znajdują się modulatory zubożenia, fotodetektory germanu i germanWzmacniacze optyczne.
Ryc. 2: przekrój serii falowodu optycznych na bazie krzemu, pokazujący typowe straty propagacji i wskaźniki załamania światła.
Czas po: 15-2024 lipca