फोटोनिक एकीकृत सर्किट (PIC) सामग्री प्रणाली

फोटोनिक एकीकृत सर्किट (PIC) सामग्री प्रणाली

सिलिकन फोटोनिक्स एक अनुशासन हो जसले सिलिकन सामग्रीमा आधारित प्लानर संरचनाहरू प्रयोग गर्दछ प्रकाशलाई विभिन्न प्रकारका कार्यहरू प्राप्त गर्नको लागि। हामी यहाँ फाइबर अप्टिक संचारका लागि ट्रान्समिटर र रिसीभरहरू सिर्जना गर्न सिलिकन फोटोनिक्सको प्रयोगमा केन्द्रित छौं। दिइएको ब्यान्डविथ, दिइएको पदचिह्न, र दिइएको लागत वृद्धिमा थप प्रसारण थप्न आवश्यक रूपमा, सिलिकन फोटोनिक्स अधिक आर्थिक रूपमा राम्रो हुन्छ। अप्टिकल भाग को लागी,फोटोनिक एकीकरण प्रविधिप्रयोग गर्नुपर्छ, र आज धेरै सुसंगत ट्रान्सीभरहरू अलग LiNbO3/ प्लानर लाइट-वेभ सर्किट (PLC) मोड्युलेटरहरू र InP/PLC रिसीभरहरू प्रयोग गरेर बनाइएका छन्।

चित्र 1: सामान्यतया प्रयोग हुने फोटोनिक इन्टिग्रेटेड सर्किट (PIC) सामग्री प्रणालीहरू देखाउँछ।

चित्र 1 ले सबैभन्दा लोकप्रिय PIC सामग्री प्रणालीहरू देखाउँछ। बायाँबाट दायाँ सिलिकन-आधारित सिलिका PIC (PLC पनि भनिन्छ), सिलिकन-आधारित इन्सुलेटर PIC (सिलिकन फोटोनिक्स), लिथियम niobate (LiNbO3), र III-V समूह PIC, जस्तै InP र GaAs। यो पेपर सिलिकन-आधारित फोटोनिक्समा केन्द्रित छ। मासिलिकन फोटोनिक्स, प्रकाश संकेत मुख्यतया सिलिकन मा यात्रा गर्दछ, जसमा 1.12 इलेक्ट्रोन भोल्ट को एक अप्रत्यक्ष ब्यान्ड अंतर छ (1.1 माइक्रोन को तरंगदैर्ध्य संग)। सिलिकनलाई भट्टीहरूमा शुद्ध क्रिस्टलको रूपमा बढाइन्छ र त्यसपछि वेफरहरूमा काटिन्छ, जुन आज सामान्यतया 300 मिमी व्यासमा हुन्छ। वेफर सतहलाई सिलिका तह बनाउन अक्सिडाइज गरिएको छ। एउटा वेफर्सलाई निश्चित गहिराइमा हाइड्रोजन परमाणुहरूद्वारा बमबारी गरिएको छ। त्यसपछि दुई वेफरहरू भ्याकुममा फ्यूज हुन्छन् र तिनीहरूको अक्साइड तहहरू एकअर्कासँग बाँध्छन्। हाइड्रोजन आयन इम्प्लान्टेसन लाइनको साथ विधानसभा तोड्छ। क्र्याकमा रहेको सिलिकन तहलाई त्यसपछि पालिश गरिन्छ, अन्ततः सिलिका तहको शीर्षमा अक्षुण्ण सिलिकन "ह्यान्डल" वेफरको शीर्षमा क्रिस्टलीय सीको पातलो तह छोडिन्छ। वेभगाइडहरू यस पातलो क्रिस्टलीय तहबाट बनाइन्छ। जबकि यी सिलिकन-आधारित इन्सुलेटर (SOI) वेफर्सले कम-नुक्सान सिलिकन फोटोनिक्स वेभगाइडहरू सम्भव बनाउँदछ, तिनीहरू वास्तवमा कम-शक्ति CMOS सर्किटहरूमा प्रयोग गरिन्छ किनभने तिनीहरूले प्रदान गर्ने कम रिसाव प्रवाहको कारण।

सिलिकन-आधारित अप्टिकल वेभगाइडहरूका धेरै सम्भावित रूपहरू छन्, चित्र 2 मा देखाइए अनुसार। तिनीहरू माइक्रोस्केल जर्मेनियम-डोपेड सिलिका वेभगाइड्सदेखि नानोस्केल सिलिकन वायर वेभगाइडहरू सम्मका हुन्छन्। जर्मेनियम मिश्रण गरेर, यो बनाउन सम्भव छफोटो डिटेक्टरहरूर बिजुली अवशोषणमोड्युलेटर्स, र सम्भवतः अप्टिकल एम्पलीफायरहरू पनि। डोपिङ सिलिकन द्वारा, एकअप्टिकल मोड्युलेटरबनाउन सकिन्छ। बायाँ देखि दाँया तल छन्: सिलिकन तार वेभगाइड, सिलिकन नाइट्राइड वेभगाइड, सिलिकन ओक्सीनाइट्राइड वेभगाइड, बाक्लो सिलिकन रिज वेभगाइड, पातलो सिलिकन नाइट्राइड वेभगाइड र डोपेड सिलिकन वेभगाइड। शीर्षमा, बायाँबाट दायाँ, डिप्लेशन मोड्युलेटरहरू, जर्मेनियम फोटोडेटेक्टरहरू, र जर्मेनियमहरू छन्।अप्टिकल एम्पलीफायरहरू.

चित्र २: सिलिकन-आधारित अप्टिकल वेभगाइड श्रृंखलाको क्रस-सेक्शन, विशिष्ट प्रसार घाटा र अपवर्तक सूचकांकहरू देखाउँदै।