Sistemi material i qarkut të integruar fotonik (PIC)
Fotonika e silikonit është një disiplinë që përdor struktura planare të bazuara në materiale silikoni për të drejtuar dritën për të arritur një sërë funksionesh. Ne përqendrohemi këtu në zbatimin e fotonikës së silikonit në krijimin e transmetuesve dhe marrësve për komunikimet me fibra optike. Ndërsa rritet nevoja për të shtuar më shumë transmetim në një gjerësi të caktuar, një gjurmë të caktuar dhe një kosto të caktuar, fotonika e silikonit bëhet më e qëndrueshme ekonomikisht. Për pjesën optike,teknologjia e integrimit fotonikduhet të përdoret, dhe shumica e transmetuesve koherentë sot janë ndërtuar duke përdorur modulatorë të veçantë të qarkut planar të valës së dritës (PLC) LiNbO3/ dhe marrës InP/PLC.
Figura 1: Tregon sistemet materiale të qarkut të integruar fotonik (PIC) që përdoren zakonisht.
Figura 1 tregon sistemet më të njohura të materialeve PIC. Nga e majta në të djathtë janë PIC i silicit me bazë silici (i njohur edhe si PLC), izolatori PIC me bazë silici (fotonika e silicit), niobati i litiumit (LiNbO3) dhe PIC i grupit III-V, siç janë InP dhe GaAs. Ky punim përqendrohet në fotonikën me bazë silici. Nëfotonika e silikonit, sinjali i dritës udhëton kryesisht në silikon, i cili ka një boshllëk indirekt prej 1.12 volt elektroni (me një gjatësi vale prej 1.1 mikronësh). Silikoni rritet në formën e kristaleve të pastra në furra dhe më pas pritet në napolitane, të cilat sot zakonisht kanë diametër 300 mm. Sipërfaqja e napolitane oksidohet për të formuar një shtresë silici. Njëra nga napolitane bombardohet me atome hidrogjeni deri në një thellësi të caktuar. Dy napolitane më pas bashkohen në vakum dhe shtresat e tyre të oksidit lidhen me njëra-tjetrën. Montimi prishet përgjatë vijës së implantimit të jonit të hidrogjenit. Shtresa e silikonit në çarje më pas lëmohet, duke lënë përfundimisht një shtresë të hollë Si kristalore sipër napolitane të paprekur të silikonit sipër shtresës së silicit. Udhëzuesit e valëve formohen nga kjo shtresë e hollë kristalore. Ndërsa këto napolitane izoluese me bazë silikoni (SOI) bëjnë të mundur udhëzuesit e valëve fotonike të silikonit me humbje të ulët, ato në të vërtetë përdoren më shpesh në qarqet CMOS me fuqi të ulët për shkak të rrymës së ulët të rrjedhjes që ofrojnë.
Ekzistojnë shumë forma të mundshme të valëpërçuesve optikë me bazë silici, siç tregohet në Figurën 2. Ato variojnë nga valëpërçuesit e silicës të dopuar me germanium në shkallë mikroskopike deri te valëpërçuesit e telave të silicit në shkallë nano. Duke përzier germaniumin, është e mundur të bëhetfotodetektorëdhe thithjen elektrikemodulatorë, dhe ndoshta edhe amplifikatorë optikë. Duke dopuar silikonin, njëmodulator optikmund të bëhen. Poshtë nga e majta në të djathtë janë: valëpërçues teli silikoni, valëpërçues nitridi silikoni, valëpërçues oksinitridi silikoni, valëpërçues me kreshtë të trashë silikoni, valëpërçues i hollë nitridi silikoni dhe valëpërçues silikoni i dopuar. Në krye, nga e majta në të djathtë, janë modulatorët e varfërimit, fotodetektorët e germaniumit dhe germaniumitamplifikatorë optikë.
Figura 2: Prerje tërthore e një serie valëpërçuesish optikë me bazë silikoni, që tregon humbjet tipike të përhapjes dhe indekset e thyerjes.
Koha e postimit: 15 korrik 2024