Silikon fotonikləri aktiv element

Silikon fotonikləri aktiv element

Fotoniklər aktiv komponentlər xüsusi olaraq işıq və maddə arasında qəsdən hazırlanmış dinamik qarşılıqlı əlaqələrə aiddir. Fotonikanın tipik aktiv komponenti bir optik modulyatordur. Bütün mövcud silikon əsaslıOptik modulatorlarplazma pulsuz daşıyıcı təsirinə əsaslanır. Dopinq, elektrik və ya optik üsullarla silikon materialında pulsuz elektron və dəliklərin sayını dəyişdirmək mürəkkəb refraktiv indeksini, Soref və Bennett-dən 1550 nanometrin dalğa uzunluğunundakı məlumatlar ilə əldə edilən tənliklərdə (1,2) şəklində göstərilən bir prosesi dəyişdirə bilər. Elektronlarla müqayisədə, dəliklər həqiqi və xəyali refraktiv indeks dəyişikliklərinin daha böyük bir nisbətinə səbəb olur, yəni müəyyən bir zərər dəyişikliyi üçün daha böyük bir faza dəyişikliyi edə bilərlər, buna görə dəMach-Zehnder modulatorlarıvə ring modulatorları, ümumiyyətlə etmək üçün dəliklərdən istifadə etməyə üstünlük verilirfaza modulatorları.

MüxtəlifSilikon (SI) modulyatorunövləri Şəkil 10A-da göstərilir. Bir daşıyıcı injection modulatorunda, işıq çox geniş bir pin qovşağı içərisində daxili silikonda və elektron və deliklər vurulur. Bununla birlikdə, bu cür modulatorlar, adətən 500 mhz bir bant genişliyi ilə daha yavaş, çünki enjeksiyondan sonra pulsuz elektron və dəliklər rekombinə daha uzun sürürlər. Buna görə də bu quruluş tez-tez bir modulyatordan daha çox dəyişən bir optik attenuator (VOA) kimi istifadə olunur. Bir daşıyıcı tükənmə modulatorunda işıq hissəsi dar bir pn qovşağında yerləşir və PN qovşağının tükənmə genişliyi tətbiq olunan elektrik sahəsi tərəfindən dəyişdirilir. Bu modulyator 50GB / s-dən çox sürətdə işləyə bilər, lakin yüksək fon qoyulması itkisi var. Tipik VPIL 2 V-sm-dir. Bir metal oksid yarımkeçiricisi (mos) (əslində yarımkeçirici-oksid-yarımkeçirici) modulatoru, PN qovşağında nazik bir oksid qatını ehtiva edir. Bu, bəzi daşıyıcı yığım, eləcə də daşıyıcı tükənməyə, təxminən 0,2 V-sm, lakin bir vahid uzunluğunda daha yüksək səs itkisinin və daha yüksək kapasitanın dezavantajına malikdir. Bundan əlavə, Sige (Silikon Germanium Alaşım) Band Edge Hərəkəti əsasında Sige Elektrik Elektrik Modulyatorları var. Bundan əlavə, bu, udma metalları və şəffaf izolyatorlar arasında keçmək üçün qrafenə güvənən qrafen modulatorları var. Bunlar yüksək sürətlə, aşağı itkisli optik siqnal modulyasiyasına nail olmaq üçün müxtəlif mexanizmlərin müxtəlifliyini nümayiş etdirir.

Şəkil 10: a) müxtəlif silikon əsaslı optik modulyator dizaynının və (b) optik detektor dizaynının kəsişən diaqramının kəsişən diaqramı.

Şəkil 10B-də bir neçə silikon əsaslı işıq detektorları göstərilir. Emcorbing material germanium (ge). Ge, dalğa uzunluqlarında işığı təxminən 1,6 mikrona qədər udmaq iqtidarındadır. Solda göstərilən bu gün ən kommersiya baxımından uğurlu pin quruluşudur. GE böyüdüyü P tipli doped silikondan ibarətdir. GE və SI'nin 4% -i uyğunsuzluğu var və dislokasiyanı minimuma endirmək üçün bir tampon qat kimi nazik bir təbəqə böyüyür. N tipli dopinq GE qatının başında aparılır. Bir metal yarımkeçirici-metal (MSM) fotodiod, ortada və bir APD-də göstərilir (uçqun fotoqramı) sağda göstərilir. APD-də Avalanche bölgəsi, III-V Elemental Materiallarında uçqun bölgəsi ilə müqayisədə aşağı səs-küy xüsusiyyətləri olan SI-də yerləşir.

Hazırda silikon fotonikləri ilə optik qazanc inteqrasiya etməkdə açıq üstünlükləri olmayan həllər yoxdur. Şəkil 11 Məclis səviyyəsində təşkil edilən bir neçə mümkün variant göstərir. Uzaq solda, epitaxiyanın bir optik qazanc materialı (GE), optik nasosun (eR), optik nasosu tələb edən (AL2O3 kimi) və epitaksik böyüyən gallium arsenide (GAAS) kimi istifadə olunan bir optik dopun) istifadəsini ehtiva edən monolit inteqrasiyalarıdır. Növbəti sütun III-V qrup qazanc bölgəsində oksid və üzvi bağlama ilə əlaqəli vafli montajdan vaflondur. Növbəti sütun, III-V qrup çipini silikon gofretin boşluğuna daxil etməyi və sonra dalğaGuide quruluşunu emal etməyi əhatə edən çip-to-vafli məclisidir. Bu ilk üç sütun yanaşmasının üstünlüyü, cihazın kəsilmədən əvvəl gofretin içərisində tam işlənə bilməsidir. Sağ-ən sütun, silikon fişlərinin III-V qrup çiplərinə birbaşa qoşulması, eləcə də linza və qızartma muftaları vasitəsilə birləşməsi də daxil olmaqla Chip-dən çip məclisidir. Ticarət tətbiqetmələri istiqamətində tender hüququndan daha çox inteqrasiya edilmiş və inteqrasiya edilmiş həllər üçün cədvəlin sol tərəfinə keçir.

Şəkil 11: Silikon əsaslı fotonikaya optik qazanc necə birləşdirilir. Soldan sağa keçdiyiniz zaman, istehsal taxma nöqtəsi tədricən prosesə keçdi.