Photonic Integrated Circuit (PIC) Materyal na sistema

Photonic Integrated Circuit (PIC) Materyal na sistema

Ang Silicon Photonics ay isang disiplina na gumagamit ng mga istruktura ng planar batay sa mga materyales sa silikon upang idirekta ang ilaw upang makamit ang iba't ibang mga pag -andar. Nakatuon kami dito sa aplikasyon ng mga photonics ng silikon sa paglikha ng mga transmiter at tagatanggap para sa mga komunikasyon sa optic na hibla. Tulad ng pangangailangan na magdagdag ng higit pang paghahatid sa isang naibigay na bandwidth, isang naibigay na bakas ng paa, at isang naibigay na pagtaas ng gastos, ang mga silikon na photonics ay nagiging mas matipid. Para sa optical na bahagi,Teknolohiya ng Pagsasama ng Photonicdapat gamitin, at ang karamihan sa mga magkakaugnay na transceiver ngayon ay binuo gamit ang hiwalay na mga modulators ng Linbo3/ Planar light-wave (PLC) at mga tagatanggap ng INP/ PLC.

Larawan 1: Ipinapakita ang karaniwang ginagamit na mga sistema ng materyal na integrated circuit (PIC).

Ipinapakita ng Figure 1 ang pinakapopular na mga sistema ng materyal ng PIC. Mula kaliwa hanggang kanan ay ang silicon na batay sa silica pic (kilala rin bilang PLC), pic na batay sa silikon na insulator (silikon photonics), lithium niobate (LinBO3), at III-V group pic, tulad ng INP at GAAs. Ang papel na ito ay nakatuon sa mga photonics na batay sa silikon. SaSilicon photonics, ang light signal ay pangunahing naglalakbay sa silikon, na mayroong isang hindi tuwirang band gap na 1.12 electron volts (na may haba ng haba ng 1.1 microns). Ang silikon ay lumaki sa anyo ng mga purong kristal sa mga hurno at pagkatapos ay gupitin sa mga wafer, na ngayon ay karaniwang 300 mm ang lapad. Ang ibabaw ng wafer ay na -oxidized upang makabuo ng isang silica layer. Ang isa sa mga wafer ay binomba ng mga hydrogen atoms sa isang tiyak na lalim. Ang dalawang wafer ay pagkatapos ay pinagsama sa isang vacuum at ang kanilang mga oxide layer ay nagbubuklod sa bawat isa. Ang pagpupulong ay sumisira sa linya ng implantation ng hydrogen ion. Ang layer ng silikon sa crack ay pagkatapos ay pinakintab, sa kalaunan ay nag -iiwan ng isang manipis na layer ng mala -kristal na SI sa tuktok ng buo na silikon na "hawakan" na wafer sa tuktok ng layer ng silica. Ang mga waveguides ay nabuo mula sa manipis na layer ng mala -kristal na ito. Habang ang mga wafer na batay sa silikon na ito (SOI) ay gumagawa ng mga low-loss silikon na photonics waveguides na posible, sila ay talagang mas madalas na ginagamit sa mga mababang-kapangyarihan na mga circuit ng CMO dahil sa mababang pagtagas kasalukuyang ibinibigay nila.

Maraming mga posibleng anyo ng mga optical waveguides na batay sa silikon, tulad ng ipinapakita sa Figure 2. Saklaw sila mula sa mikroscale germanium-doped silica waveguides hanggang nanoscale silikon wire waveguides. Sa pamamagitan ng timpla ng Germanium, posible na gawinPhotodetectorsat pagsipsip ng elektrikalMga Modulator, at marahil kahit na mga optical amplifier. Sa pamamagitan ng doping silikon, anOptical Modulatormaaaring gawin. Ang ilalim mula sa kaliwa hanggang kanan ay: silikon wire waveguide, silikon nitride waveguide, silikon oxynitride waveguide, makapal na silikon ridge waveguide, manipis na silikon nitride waveguide at doped silikon waveguide. Sa tuktok, mula kaliwa hanggang kanan, ay mga modulators ng pag -ubos, germanium photodetectors, at germaniumOptical amplifier.

Larawan 2: Ang cross-section ng isang serye na optical waveguide na batay sa silikon, na nagpapakita ng mga karaniwang pagkalugi sa pagpapalaganap at mga indeks na refractive.