ფოტონური ინტეგრირებული წრე (PIC) მატერიალური სისტემა

ფოტონური ინტეგრირებული წრე (PIC) მატერიალური სისტემა

Silicon Photonics არის დისციპლინა, რომელიც იყენებს პლანეტარულ სტრუქტურებს, რომლებიც დაფუძნებულია სილიკონის მასალებზე, რათა მიიღონ შუქი მრავალფეროვანი ფუნქციების მისაღწევად. ჩვენ აქ ყურადღებას ვაქცევთ სილიკონის ფოტონიკის გამოყენებას ბოჭკოვანი კომუნიკაციებისთვის გადამცემების და მიმღების შექმნისას. იმის გამო, რომ საჭიროა მეტი გადაცემის დამატება, მოცემულ სიჩქარესთან, მოცემულ კვალი და მოცემული ღირებულება იზრდება, სილიკონის ფოტონიკა უფრო ეკონომიკურად იქმნება. ოპტიკური ნაწილისთვის,ფოტონური ინტეგრაციის ტექნოლოგიაუნდა იქნას გამოყენებული და დღეს ყველაზე თანმიმდევრული გადამცემების უმეტესობა აშენებულია ცალკეული Linbo3/ Planar მსუბუქი ტალღის მიკროსქემის (PLC) მოდულატორებისა და INP/ PLC მიმღების გამოყენებით.

სურათი 1: ნაჩვენებია ჩვეულებრივ გამოყენებული ფოტონური ინტეგრირებული წრე (PIC) მატერიალური სისტემები.

სურათი 1 გვიჩვენებს ყველაზე პოპულარულ PIC მასალების სისტემებს. მარცხნიდან მარჯვნივ არის სილიკონზე დაფუძნებული სილიციუმის სურათი (ასევე ცნობილია როგორც PLC), სილიკონის დაფუძნებული იზოლატორის სურათი (სილიკონის ფოტონიკა), ლითიუმის ნიობატი (Linbo3) და III-V ჯგუფური სურათი, როგორიცაა INP და GAAS. ეს ნაშრომი ფოკუსირებულია სილიკონის დაფუძნებულ ფოტონიკაზე. -შისილიკონის ფოტონიკა, მსუბუქი სიგნალი ძირითადად მოგზაურობს სილიკონში, რომელსაც აქვს არაპირდაპირი ბენდის უფსკრული 1.12 ელექტრონული ვოლტით (ტალღის სიგრძით 1.1 მიკრონი). სილიკონი იზრდება ღუმელებში სუფთა კრისტალების სახით და შემდეგ დაჭრილი ვაფლებში, რომლებიც დღეს, როგორც წესი, დიამეტრით 300 მმ. ვაფლის ზედაპირი ჟანგბადირებულია სილიციუმის ფენის შესაქმნელად. ერთ -ერთი ვაფერი დაბომბულია წყალბადის ატომებით გარკვეულ სიღრმეზე. ორი ვაფერი შემდეგ ვაკუუმშია შერწყმული და მათი ოქსიდის ფენები ერთმანეთთან კავშირშია. ასამბლეა იშლება წყალბადის იონური იმპლანტაციის ხაზის გასწვრივ. ბზარის სილიკონის ფენა შემდეგ გაპრიალებულია, საბოლოოდ დატოვა კრისტალური Si- ის თხელი ფენა ხელუხლებელი სილიკონის "სახელურის" ვაფლის თავზე სილიციუმის ფენის თავზე. ტალღების ფორმირება წარმოიქმნება ამ თხელი კრისტალური ფენიდან. მიუხედავად იმისა, რომ ეს სილიკონის დაფუძნებული იზოლატორის (SOI) ვაფერები ქმნიან დაბალი დაკარგვის სილიკონის ფოტონიკას ტალღურებს, ისინი სინამდვილეში უფრო ხშირად გამოიყენება დაბალი სიმძლავრის CMOS სქემებში, რადგან მათ მიერ მოწოდებული დაბალი გაჟონვის დენი.

არსებობს სილიკონის დაფუძნებული ოპტიკური ტალღების მრავალი შესაძლო ფორმა, როგორც ეს მოცემულია ნახაზზე 2-ში. ისინი მერყეობს მიკროსკაციით გერმანიუმის დოპ-დოპიული სილიციუმის ტალღებისგან, ნანოსკოპიის სილიკონის მავთულის ტალღებისგან. გერმანიუმის შერწყმით შესაძლებელია ამის გაკეთებაფოტოდეექტორებიდა ელექტრული შეწოვამოდულატორებიდა შესაძლოა ოპტიკური გამაძლიერებლებიც კი. დოპინგით სილიკონი, ანოპტიკური მოდულატორიშეიძლება გაკეთდეს. მარცხნიდან მარჯვნივ არის: სილიკონის მავთულის ტალღა, სილიციუმის ნიტრიდის ტალღოვანი, სილიკონის ოქსინიტრიდის ტალღა, სქელი სილიკონის ქედის ტალღა, თხელი სილიკონის ნიტრიდის ტალღა და დოპური სილიკონის ტალღა. ზემოდან, მარცხნიდან მარჯვნივ, არის გაუარესების მოდულატორები, გერმანიუმის ფოტოდეტექტორები და გერმანიუმიოპტიკური გამაძლიერებლები.

სურათი 2: სილიკონზე დაფუძნებული ოპტიკური ტალღების სერიის ჯვარედინი მონაკვეთი, რომელიც გვიჩვენებს ტიპიური გამრავლების დანაკარგებს და რეფრაქციულ მაჩვენებლებს.