Fotonik inteqral sxem (PIC) material sistemi

Fotonik inteqral sxem (PIC) material sistemi

Silikon fotonikası, müxtəlif funksiyalara nail olmaq üçün işığı istiqamətləndirmək üçün silikon materiallara əsaslanan planar strukturlardan istifadə edən bir fəndir. Biz burada fiber optik rabitə üçün ötürücü və qəbuledicilərin yaradılmasında silikon fotonikanın tətbiqinə diqqət yetiririk. Müəyyən bir bant genişliyində, müəyyən bir izdə və müəyyən bir xərcdə daha çox ötürmə əlavə etmək ehtiyacı artdıqca, silikon fotonikası daha iqtisadi cəhətdən sağlam olur. Optik hissə üçün,fotonik inteqrasiya texnologiyasıistifadə edilməlidir və bu gün əksər koherent ötürücülər ayrıca LiNbO3/planar işıq dalğası sxemi (PLC) modulatorları və InP/PLC qəbuledicilərindən istifadə etməklə qurulur.

Şəkil 1: Tez-tez istifadə olunan fotonik inteqral sxem (PIC) material sistemlərini göstərir.

Şəkil 1 ən məşhur PIC material sistemlərini göstərir. Soldan sağa silisium əsaslı silisium PIC (həmçinin PLC kimi tanınır), silikon əsaslı izolyator PIC (silikon fotonik), litium niobat (LiNbO3) və InP və GaAs kimi III-V qrup PIC. Bu məqalə silikon əsaslı fotoniklərə diqqət yetirir. Insilikon fotonikası, işıq siqnalı əsasən 1,12 elektron volt (1,1 mikron dalğa uzunluğu ilə) dolayı band boşluğuna malik olan silisiumda yayılır. Silikon sobalarda təmiz kristallar şəklində yetişdirilir və sonra bu gün adətən diametri 300 mm olan vaflilərə kəsilir. Vafli səthi silisium təbəqəsi yaratmaq üçün oksidləşir. Vaflilərdən biri müəyyən bir dərinlikdə hidrogen atomları ilə bombalanır. Daha sonra iki vakuum vakuumda əridilir və onların oksid təbəqələri bir-birinə bağlanır. Montaj hidrogen ionunun implantasiya xətti boyunca qırılır. Çatdakı silikon təbəqə daha sonra cilalanır və nəticədə silisium təbəqəsinin üstündəki bütöv silikon “qulp” vaflisinin üstündə nazik kristal Si təbəqəsi qalır. Bu nazik kristal təbəqədən dalğa ötürücüləri əmələ gəlir. Bu silikon əsaslı izolyator (SOI) vafliləri aşağı itkili silisium fotonik dalğa bələdçilərini mümkün etsə də, təmin etdikləri aşağı sızma cərəyanı səbəbindən əslində aşağı güclü CMOS sxemlərində daha çox istifadə olunur.

Şəkil 2-də göstərildiyi kimi silikon əsaslı optik dalğa qurğularının bir çox mümkün formaları var. Onlar mikromiqyaslı germanium qatqılı silisium dalğa qurğularından nanoölçülü Silicon Wire dalğa ötürücülərinə qədər dəyişir. Germanium qarışdırmaqla, etmək mümkündürfotodetektorlarvə elektrik udmamodulyatorlar, və bəlkə də optik gücləndiricilər. Silikonu dopinq etməklə, anoptik modulyatoredilə bilər. Aşağı soldan sağa aşağıdakılardır: silisium tel dalğa bələdçisi, silisium nitrid dalğa bələdçisi, silisium oksinitridi dalğa bələdçisi, qalın silisium silsiləsi dalğa bələdçisi, nazik silisium nitrid dalğa bələdçisi və qatqılı silikon dalğa bələdçisi. Soldan sağa yuxarıda tükənmə modulyatorları, germanium fotodetektorları və germanium var.optik gücləndiricilər.

Şəkil 2: Tipik yayılma itkilərini və sındırma göstəricilərini göstərən silisium əsaslı optik dalğa ötürücü seriyasının en kəsiyi.