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 fokusohemi këtu në aplikimin e fotonikës së silikonit në krijimin e transmetuesve dhe marrësve për komunikimet me fibra optike. Ndërsa nevoja për të shtuar më shumë transmetim në një gjerësi bande të caktuar, një gjurmë të caktuar dhe një kosto të caktuar rritet, fotonika e silikonit bëhet më e qëndrueshme ekonomikisht. Për pjesën optike,teknologjia e integrimit fotonikduhet të përdoren, dhe shumica e marrësve koherent sot janë ndërtuar duke përdorur modulatorë të veçantë LiNbO3/ qark të valëve të dritës planare (PLC) dhe marrës InP/PLC.
Figura 1: Tregon sistemet materiale të qarkut të integruar fotonik (PIC) të përdorura zakonisht.
Figura 1 tregon sistemet më të njohura të materialeve PIC. Nga e majta në të djathtë janë PIC silicë me bazë silikoni (i njohur gjithashtu si PLC), izoluesi PIC me bazë silikoni (photonics silici), niobati i litiumit (LiNbO3) dhe PIC i grupit III-V, si InP dhe GaAs. Ky punim fokusohet në fotonikën e bazuar në silikon. Nëfotonika e silikonit, sinjali i dritës udhëton kryesisht në silikon, i cili ka një hendek brezi indirekt prej 1,12 elektron volt (me një gjatësi vale prej 1,1 mikron). Siliconi rritet në formën e kristaleve të pastër në furra dhe më pas pritet në vafera, të cilat sot janë zakonisht 300 mm në diametër. Sipërfaqja e vaferës oksidohet për të formuar një shtresë silici. Njëra nga vaferat bombardohet me atome hidrogjeni në një thellësi të caktuar. Më pas, dy vaferat shkrihen në vakum dhe shtresat e tyre okside lidhen me njëra-tjetrën. Asambleja prishet përgjatë vijës së implantimit të joneve të hidrogjenit. Shtresa e silikonit në plasaritje më pas lëmohet, duke lënë përfundimisht një shtresë të hollë Si kristalore në majë të vaferës së paprekur të "dorezës" së silikonit mbi shtresën e silicës. Drejtuesit e valëve formohen nga kjo shtresë e hollë kristalore. Ndërsa këto vafera izolatorësh me bazë silikoni (SOI) bëjnë të mundur përcjellësit e valëve fotonik të silikonit me humbje të ulët, ato në fakt përdoren më shpesh në qarqet CMOS me fuqi të ulët për shkak të rrymës së ulët të rrjedhjes që ato ofrojnë.
Ka shumë forma të mundshme të përcjellësve të valëve optike me bazë silikoni, siç tregohet në Figurën 2. Ato variojnë nga përcjellësit e valëve silicë të dopuar me germanium në shkallë të vogël deri te valët përcjellës me tela silikoni në shkallë nano. Duke përzier germanium, është e mundur të bëhetfotodetektorëdhe thithjen elektrikemodulatorët, dhe ndoshta edhe amplifikatorë optikë. Nga dopingu i silikonit, njëmodulator optikmund të bëhet. Pjesa e poshtme nga e majta në të djathtë janë: përcjellës valësh me tela silikoni, përcjellës vale me nitrid silikoni, përcjellës valësh me oksinitrid silikoni, përcjellës valësh me kreshtë të trashë silikoni, përcjellës valësh me nitrid silikoni të hollë dhe përcjellës valësh silikoni i dopuar. Në krye, nga e majta në të djathtë, janë modulatorët e varfërimit, fotodetektorët e germaniumit dhe germaniumiamplifikatorë optikë.
Figura 2: Prerje tërthore e një serie të valëve optike me bazë silikoni, që tregon humbjet tipike të përhapjes dhe indekset e thyerjes.
Koha e postimit: 15 korrik 2024