Fotonisko integrālo shēmu (PIC) materiālu sistēma
Silīcija fotonika ir disciplīna, kas izmanto plakanas struktūras, kuru pamatā ir silīcija materiāli, lai virzītu gaismu, lai sasniegtu dažādas funkcijas. Šeit mēs koncentrējamies uz silīcija fotonikas pielietojumu, veidojot raidītājus un uztvērējus optiskās šķiedras sakariem. Palielinoties nepieciešamībai pievienot vairāk pārraides ar noteiktu joslas platumu, noteiktu nospiedumu un noteiktām izmaksām, silīcija fotonika kļūst ekonomiski pamatotāka. Attiecībā uz optisko daļufotoniskās integrācijas tehnoloģijair jāizmanto, un lielākā daļa koherento raiduztvērēju mūsdienās tiek veidoti, izmantojot atsevišķus LiNbO3/plakanās gaismas viļņu ķēdes (PLC) modulatorus un InP/PLC uztvērējus.
1. attēls. Parāda bieži izmantotās fotoniskās integrālās shēmas (PIC) materiālu sistēmas.
1. attēlā parādītas populārākās PIC materiālu sistēmas. No kreisās puses uz labo ir silīcija bāzes silīcija dioksīda PIC (pazīstams arī kā PLC), silīcija bāzes izolators PIC (silīcija fotonika), litija niobāts (LiNbO3) un III-V grupas PIC, piemēram, InP un GaAs. Šajā rakstā galvenā uzmanība pievērsta fotonikai uz silīcija bāzes. Insilīcija fotonika, gaismas signāls galvenokārt pārvietojas silīcijā, kura netiešā joslas sprauga ir 1,12 elektronvolti (ar viļņa garumu 1,1 mikroni). Silīciju tīru kristālu veidā audzē krāsnīs un pēc tam sagriež vafelēs, kuru diametrs mūsdienās parasti ir 300 mm. Vafeļu virsma tiek oksidēta, veidojot silīcija dioksīda slāni. Viena no plāksnēm ir bombardēta ar ūdeņraža atomiem līdz noteiktam dziļumam. Pēc tam abas vafeles tiek sakausētas vakuumā, un to oksīda slāņi savienojas viens ar otru. Montāža saplīst gar ūdeņraža jonu implantācijas līniju. Pēc tam silīcija slānis pie plaisas tiek pulēts, galu galā atstājot plānu kristāliskā Si slāni virs neskartās silīcija “roktura” vafeles virs silīcija dioksīda slāņa. No šī plānā kristāliskā slāņa veidojas viļņvadi. Lai gan šīs silīcija izolatora (SOI) vafeles nodrošina zemu zudumu silīcija fotonikas viļņvadus, patiesībā tās biežāk izmanto mazjaudas CMOS shēmās, jo tās nodrošina zemu noplūdes strāvu.
Ir daudzi iespējamie optisko viļņvadu veidi uz silīcija bāzes, kā parādīts 2. attēlā. Tie svārstās no mikromēroga ar germānija leģētiem silīcija dioksīda viļņvadiem līdz nanomēroga silīcija stieples viļņvadiem. Blenderējot germāniju, iespējams pagatavotfotodetektoriun elektriskā absorbcijamodulatori, un, iespējams, pat optiskie pastiprinātāji. Dopingējot silīciju, anoptiskais modulatorsvar izgatavot. Apakšā no kreisās uz labo ir: silīcija stieples viļņvads, silīcija nitrīda viļņvads, silīcija oksinitrīda viļņvads, biezs silīcija kores viļņvads, plāns silīcija nitrīda viļņvads un leģēts silīcija viļņvads. Augšpusē no kreisās puses uz labo ir izsīkuma modulatori, germānija fotodetektori un germānijaoptiskie pastiprinātāji.
2. attēls. Uz silīciju balstīta optiskā viļņvada sērijas šķērsgriezums, kurā parādīti tipiski izplatīšanās zudumi un refrakcijas koeficienti.
Izsūtīšanas laiks: 15. jūlijs 2024