Sistemi i Materialit të Qarkut të Integruar (PIC)

Sistemi i Materialit të Qarkut të Integruar (PIC)

Silicon Photonics është një disiplinë që përdor strukturat planare bazuar në materiale silikoni për të drejtuar dritën për të arritur një sërë funksionesh. Ne përqëndrohemi këtu në aplikimin e fotonikës silikoni në krijimin e transmetuesve dhe marrësve për komunikimet me fibra optike. Si nevoja për të shtuar më shumë transmetim në një gjerësi të gjerë të bandës, një gjurmë të caktuar dhe një kosto e caktuar rritet, fotonika e silikonit bëhet më e shëndoshë ekonomikisht. Për pjesën optike,Teknologjia e integrimit fotonikDuhet të përdoren, dhe shumica e transmetuesve koherent sot janë ndërtuar duke përdorur modulatorë të veçantë Linbo3/ Planar Light-Wave Circuit (PLC) dhe marrës INP/ PLC.

Figura 1: tregon sistemet e materialit të Qarkut të Integruar të Integruar (PIC) të përdorur zakonisht.

Figura 1 tregon sistemet më të njohura të materialit PIC. Nga e majta në të djathtë janë silikoni me bazë silikoni PIC (i njohur edhe si PLC), izolues i izoluar me bazë silikoni PIC (Silicon Photonics), Lithium niobate (Linbo3) dhe grupi III-V PIC, të tilla si INP dhe GAAS. Ky punim përqendrohet në fotonikën me bazë silikoni. Brendafotonikë silikoni, sinjali i dritës udhëton kryesisht në silikon, i cili ka një hendek të brezit indirekt prej 1.12 volt elektronikë (me një gjatësi vale prej 1.1 mikron). Silicon është rritur në formën e kristaleve të pastra në furra dhe më pas prerë në meshë, të cilat sot janë zakonisht 300 mm në diametër. Sipërfaqja e meshës oksidohet për të formuar një shtresë silicë. Njëra prej meshave është bombarduar me atome të hidrogjenit në një thellësi të caktuar. Të dy wafers pastaj shkruhen në një vakum dhe shtresat e tyre të oksidit lidhen me njëri -tjetrin. Kuvendi prishet përgjatë vijës së implantimit të jonit të hidrogjenit. Shtresa e silikonit në çarje është lëmuar më pas, duke lënë përfundimisht një shtresë të hollë të SI kristalore në majë të meshës së paprekur të silikonit të paprekur në majë të shtresës së silicës. Valët e valëve formohen nga kjo shtresë e hollë kristalore. Ndërsa këto meshë izoluese të bazuara në silikon (SOI) bëjnë të mundur shufrat e valë të fotonikës silikoni 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 ato ofrojnë.

Ekzistojnë shumë forma të mundshme të shiritave optikë të bazuar në silikon, siç tregohet në figurën 2. Ato variojnë nga shiritat e valëve të silicës me mikroskale në gjermani, deri tek shiritat e telave të silikonit nanoskale. Duke përzier germanium, është e mundur të bëhetfotodetektorëdhe thithja elektrikemodulues, dhe ndoshta edhe amplifikatorë optikë. Nga silikoni i dopingut, njëmodulator optikmund të bëhet. Pjesa e poshtme nga e majta në të djathtë janë: shufra e valës së telit silikoni, shufra e valës së nitridit të silikonit, vala e valës së oksinitridit silikoni, shufra e trasha e kreshtës silikoni, shufra e hollë e nitrideve silikoni dhe shufra e valës silikoni të dopeduar. Në krye, nga e majta në të djathtë, janë moduluesit e varfërimit, fotodetektorët e germaniumit dhe germaniumamplifikatorë optikë.

Figura 2: Seksioni kryq i një serie valë optike të bazuar në silikon, duke treguar humbje tipike të përhapjes dhe indekse refraktive.